OFDM系統(tǒng)在衰落信道中幀同步算法研究(畢業(yè)論文)

1、大學(xué)系畢   業(yè)   論   文 論文題目   OFDM系統(tǒng)在衰落信道中幀同步算法研究      學(xué)生姓名         學(xué)    號            班    級     

2、0; 專    業(yè)    通信工程 指導(dǎo)教師          2011 年  5 月10日摘要隨著現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的高速發(fā)展，人們對帶寬要求也與日俱增，簡單的語音交流，以及網(wǎng)絡(luò)視頻通信等已不能滿足人們對更高數(shù)據(jù)速率的全業(yè)務(wù)通信的渴望，而有限的頻帶資源恰恰與這種需求形成一種矛盾。OFDM具有頻譜利用率高、抗多徑衰落、信道均衡簡單、便于硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，使其成為第四代移動(dòng)通信的核心技術(shù)，已在無線通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用

3、。同步作為通信系統(tǒng)接收端的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能，然而OFDM系統(tǒng)對同步的敏感性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單載波系統(tǒng)，符號同步的偏差，不僅引入碼間干擾(ISI)，帶來的載波間干擾(ICI)使得系統(tǒng)的性能急劇下降。頻率偏差對系統(tǒng)的影響，定量來說，歸一化頻偏為0.2時(shí)，載波干擾比的損失為12dB，因此頻偏估計(jì)和補(bǔ)償就顯得尤為重要。本文主要針對兩類OFDM無線通信模型（連續(xù)模型，突發(fā)模型）的同步方法的研究。關(guān)鍵詞：正交頻分復(fù)用；同步；多徑衰落信道；頻率偏移；幀分組目錄摘要. . .I第1章 緒論. . . .11.1引言.11.2 OFDM技術(shù)的主要特點(diǎn). . .1第2章OFDM基本原理及同步誤差對系

4、統(tǒng)的影響. . .22.1 OFDM基本原理. . . .22.2 OFDM信號頻譜. . .4第3章 OFDM的符號同步技術(shù). . .53.1 OFDM的符號同步原理概述. . .53.2 OFDM的符號定時(shí)偏差對OFDM系統(tǒng)的影響. . . .63.3 OFDM的符號同步方法.8第4章 OFDM的符號同步算法仿真.124.1 基于訓(xùn)練符號的幀分組同步算法的matlab仿真.124.2 基于循環(huán)前綴的符號粗同步算法的matlab仿真.134.3 基于導(dǎo)頻的符號細(xì)同步算法的matlab仿真.15結(jié)論. . .17參考文獻(xiàn). . .17第1章緒論1.1引言早在40多年前，Collins Kine

5、plex就提出了多載波傳輸原理：即將串行傳送的數(shù)據(jù)分成若干個(gè)數(shù)據(jù)流，分別調(diào)制到不同的載波上，進(jìn)行并行傳輸。OFDM技術(shù)的思想最早在1966年由Chang提出1，由于當(dāng)時(shí)只能使用模擬濾波器分離子載波，復(fù)雜度較高，一直沒有發(fā)展起來。到1971年，Weinstein提出利用離散傅里葉變換(DFT)來實(shí)現(xiàn)多載波的調(diào)制和解調(diào)2，為OFDM的實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。1980年，Peled提出在OFDM符號之間插入循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔3，在消除符號間干擾(ISI)的同時(shí)，使系統(tǒng)在多徑條件下仍能保持正交。至此，形成了現(xiàn)在廣泛使用的基于OFDM技術(shù)的現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)基本構(gòu)架。到世紀(jì)90年代，隨著數(shù)字信號處理(DSP)

6、技術(shù)和超大規(guī)模邏輯集成電路(VLSI)技術(shù)的發(fā)展，以及人們對更高速率更高質(zhì)量和更多靈活性的通信方式的不斷追求，世界上掀起OFDM的研究熱潮。進(jìn)入21世紀(jì)以來，無線通信技術(shù)正在以前所未有的速度向前發(fā)展。隨著用戶對各種實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)需求的增加和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可以預(yù)計(jì)，未來的移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)具有更高的信息傳輸速率，為用戶提供更大的便利，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也將發(fā)生根本的變化。目前普遍的觀點(diǎn)是，下一代的無線通信網(wǎng)絡(luò)將是基于統(tǒng)一的IPv6包交換方式，向用戶提供的峰值速率超過100Mbit/s4，并能支持用戶在各種無線通信網(wǎng)絡(luò)中無縫漫游的全新網(wǎng)絡(luò)。為了支持更高的信息傳輸速率和更高的用戶移動(dòng)速度，在下一代的無

7、線通信中必須采用頻譜效率更高、抗多徑干擾能力更強(qiáng)的新型傳輸技術(shù)。在當(dāng)前能提供高速率傳輸?shù)母鞣N無線解決方案中，以正交頻分復(fù)用(OFDM)為代表的多載波調(diào)制技術(shù)是最有前途的方案之一?？v觀移動(dòng)通信的發(fā)展史，第一代模擬系統(tǒng)僅提供語音服務(wù)，不能傳輸數(shù)據(jù)；第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率也只有9.6bit/s，最高可達(dá)32kbit/s：第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2Mbitts；而我們目前所致力研究的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)可以達(dá)到10Mbit/s至20Mbit/s。雖然第三代移動(dòng)通信可以比現(xiàn)有傳輸速率快上千倍，但是仍無法滿足未來多媒體通信的要求，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的提出便是希望能滿足提供更大的頻寬

8、需求。1.2 OFDM技術(shù)的主要特點(diǎn)1.OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子信道的載波相互正交，子載波頻譜相互重疊，這樣不但減少了子載波間的相互干擾，同時(shí)還提高了頻譜利用率。2.抵抗頻率選擇性衰落信道能力強(qiáng)。OFDM將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分擔(dān)在多個(gè)并行的子載波上傳輸，在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸，從而減少了子信道之間的相互干擾。每個(gè)子信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相干帶寬，因此每個(gè)子信道上的衰落是頻率平坦的，符號間干擾很小可忽略。3.信道均衡簡單。在頻域做信道均衡，一般只需一個(gè)抽頭的均衡器即可。4.實(shí)現(xiàn)簡單。1971年，Weinstein和Ebert2把離散傅立葉變換(DFT)應(yīng)用到并行傳輸系統(tǒng)中，作為調(diào)制和解調(diào)過

9、程的一部分。這樣就不再利用帶通濾波器，而是經(jīng)過基帶處理就可以實(shí)現(xiàn)OFDM。通過使用一個(gè)執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)的專用器件，避免使用復(fù)雜的子載波振蕩器組以及相干解調(diào)器，從而大大降低了OFDM實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，提升了系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。5.傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率高。由于是并行子載波傳輸，每個(gè)子載波傳輸很小的數(shù)據(jù)率就可以獲得很高的傳輸數(shù)據(jù)率。6.易于采用動(dòng)態(tài)子載波分配技術(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到最大比特率。另一方面，OFDM系統(tǒng)也存在一些亟待解決的問題：1.峰值平均功率比與單載波調(diào)制系統(tǒng)相比，由于多載波調(diào)制系統(tǒng)的輸出是多個(gè)子信道信號的疊加，因此如果多個(gè)信號的相位一致時(shí)，所得到的疊加信號的瞬時(shí)功率就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號的

10、平均功率，出現(xiàn)較大的峰值平均功率比同。這就對發(fā)射機(jī)內(nèi)放大器的線性度提出了很高的要求，如果放大器的動(dòng)態(tài)范圍不能滿足信號的變化，就會(huì)導(dǎo)致信號和頻譜畸變，破壞各個(gè)子信道信號之間的正交性，使得【其余內(nèi)容已刪減，完整論文已審閱。字?jǐn)?shù)14000左右。需要完整論文，聯(lián)系QQ：10247336】結(jié) 論第四代移動(dòng)通信技術(shù)以O(shè)FDM為核心技術(shù)提供增值，它在寬帶領(lǐng)域的應(yīng)用具有很大的潛力。OFDM具有較高的頻譜利用率、良好的抗多徑干擾能力、硬件實(shí)現(xiàn)簡單和均衡簡單等優(yōu)點(diǎn)，它不僅可以增加系統(tǒng)容量，更重要的足還能更好地滿足多媒體通信的要求，能將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等大量信息的多媒體業(yè)務(wù)通過寬頻信道高品質(zhì)地傳送出去。同時(shí)，OFDM對于同步的敏感程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單載波系統(tǒng)，因此OFDM同步技術(shù)一直是人們研究的重要課題之一。本文主要圍繞同步的兩類模型(連