OFDM通信系統(tǒng)中同步方案的設計

本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 OFDM通信系統(tǒng)中同步方案的設計本文從網絡收集而來，上傳到平臺為了幫到更多的人，如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載本文檔（有償下載），另外祝您生活愉快，工作順利，萬事如意！第1章緒論引言早在40年前，柯林斯Kineplex提出了一種多載波傳輸?shù)脑恚哼M入的傳輸數(shù)據(jù)流的序列號的數(shù)據(jù)被調制到不同的載波上，用于并行傳輸。［1］由常于1966年提出的，因為模擬濾波器的分離［1］，可以僅使用副載波，高復雜性的最早的想法OFDM技術，還沒有被開發(fā)。到1971年，溫斯坦利用離散傅立葉變換（DFT）來實現(xiàn)多載波調制解調，奠定了實際的OFDM的基礎上進行。在1980年，皮萊德提出的OFDM符號被插入循環(huán)前綴的保護間隔之間的［3］，同時消除了符號間干擾（ISI），從而使多徑條件下的系統(tǒng)仍然是正交的。因此，基于OFDM技術現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的基本架構的形成現(xiàn)在被廣泛使用。到20世紀90年代，隨著數(shù)字信號處理（DSP）技術和超大規(guī)模邏輯集成電路（VLSI）技術，以及開發(fā)更高速率更高的質量和更多的靈活性，以不斷追求通信手段的人在世界上的研究熱潮掀起的OFDM。本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 在21世紀，無線通信技術正在向前推進以前所未有的速度［3］。隨著用戶需求的增加，適用于各種實時多媒體服務和互聯(lián)網技術的飛速發(fā)展可以預見，移動通信技術的未來將有一個更高速率的信息傳輸，為用戶提供更大的方便，網絡結構將根本性的變化［4］。普遍的看法是，下一代無線通信網絡將基于一個統(tǒng)一的IPv6報文交互，為用戶提供超過100Mbps的/s的峰值速率［4］，并且可以支持用戶在各種無線通信網絡的無縫漫游的新網絡。為了支持更高的信息傳輸速率和較高的用戶速率，下一代無線通信，必須使用一個更高的頻譜效率，新的傳輸技術的更強的抗多徑干擾［5］。在目前的傳輸速率高的可以用于正交頻分復用（OFDM）作為多載波調制技術的代表提供了多種無線解決方案是最有前途的解決方案之一。在整個移動通信的發(fā)展歷史，第一代模擬系統(tǒng)僅提供語音服務，數(shù)據(jù)不能被發(fā)送；第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率僅為/秒，最多32K比特/秒：第三代移動通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率高達2Mbitts，而我們目前正致力于研究最多的10Mbit/s到20Mbit/s的第四代移動通信系統(tǒng)［6］。雖然第三代移動通信可以是幾千倍，比目前的傳輸速率更快，但仍不能滿足多媒體通信的未來需求，提出，我們希望能提供更大的帶寬，以滿足本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載需求的第四代移動通信系統(tǒng)。OFDM及其同步技術的國內外發(fā)展現(xiàn)狀介紹OFDM通信系統(tǒng)的國內外發(fā)展現(xiàn)狀介紹OFDM通信技術是一種多載波傳輸技術，多載波傳輸?shù)乃枷肟梢宰匪莸?0世紀60年代，從那個時間開始，逐漸有人開始提出并行化傳輸信息的思想。早期提出的OFDM系統(tǒng)是利用正弦發(fā)生器組和相關解調器組實現(xiàn)，這種設計既復雜又昂貴，因此只被應用于軍方高頻通信中。為了解決這個問題，Weinstein等人在1971年將離散傅里葉變換（DiscreteFourierTransfer，口尸?。┮氲絆FDM調制解調過程中，并且提出一個完整的OFDM通信系統(tǒng)包括基于DFT的OFDM信號產生、在多徑信道環(huán)境下添加循環(huán)前綴等過程。而隨著FFT技術的發(fā)展，利用FFT的專用硬件設備即可實現(xiàn)全數(shù)字式OFDM系統(tǒng)，這樣就完全避免了OFDM調制時所需要的大量正弦波發(fā)生器組和相應的解調器組。到20世紀80年代，OFDM技術已經被廣泛用于高速調制解調器、精密測量以及數(shù)字移動通信等領域［5］。Hirosaki等人探索了基于DFT、多階QAM的OFDM系統(tǒng)，在此階段，利用OFDM技術研制用于電話網絡的多速率調制解調器。1985年，模擬與分析了OFDM技術在數(shù)字移動通信 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載中的性能，顯示出在突發(fā)性瑞利衰落信道環(huán)境下OFDM系統(tǒng)比單載波系統(tǒng)具有更好的抗衰落性能。1988年，將網絡編碼技術引入到OFDM系統(tǒng)中，并以此獲得美國國家發(fā)明專利。從20世紀90年代開始，隨著DSP和專用集成電路的高速發(fā)展，以及對OFDM相關技術研究更加深入，妨礙OFDM實現(xiàn)的技術瓶頸已經不復存在。特別是隨著無線多媒體通信的快速發(fā)展，OFDM技術被認為是實現(xiàn)高速無線數(shù)據(jù)通信的最優(yōu)選方案，得到了非常廣泛的應用。進入21世紀，全球無線移動通信界研究最為熱門的無非是長期演進技術（LTE）。目前，LTE已經在歐洲部分地區(qū)實現(xiàn)商用，而在中國部分城市也在試點商用，LTE的下行鏈路使用OFDM調制，通信帶寬可以達到20MHz，支持城市、山區(qū)等多種信道環(huán)境，支持通信終端在高速交通工具上使用，完全實現(xiàn)移動多媒體通信技術，為民眾生活帶來方便。而在未來的寬帶通信系統(tǒng)研究中，OFDM技術必然是一種關鍵技術，而OFDM基于與其它技術所結合的系統(tǒng)也會成為研究熱點，比如MIMO-OFDM、Multi-BandOFDM等技術，以及OFDM技術與CDMA技術在優(yōu)勢互補后產生的一些新技術也將會是研究的熱點。同步技術的國內外發(fā)展現(xiàn)狀介紹 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載一直以來，該研究是基于同步的關鍵問題OFDM技術的通信系統(tǒng)。有大量的文獻已經提出了一些用于定時同步和頻率同步的算法，它分為基于根據(jù)輔助數(shù)據(jù)的算法的算法主要和非數(shù)據(jù)輔助算法分為時域訓練序列基于算法的基礎上的導頻數(shù)據(jù)的輔助數(shù)據(jù)和算術算法，并根據(jù)基于循環(huán)前綴非輔助數(shù)據(jù)插入算法和盲同步算法。早在1994年，Meyr和Classen就提出了利用導頻處理OFDM同步問題，將導頻數(shù)據(jù)利用一定的排列規(guī)則插入到OFDM符號的時頻分布中，在接收端的頻域中提取導頻進行同步，這類算法因為是在頻域操作，因此主要是用于頻率同步，而且利用導頻進行估計的算法一般都較為復雜，后來相繼出現(xiàn)了一系列對基于導頻的同步算法方面的復雜度優(yōu)化，比如KilbomLee和SunghnMoon等人在2012年提出的將判決反饋法結合于導頻數(shù)據(jù)進行的同步算法。到1997年，和、Minn以及Park等人開始設計特殊的時域序列（訓練序列），用于定時和頻率同步，這些序列一般都具有比較好的相關性能，會損失一定的通信速率［12,13,14］。后續(xù)的基于訓練序列的同步算法一方面優(yōu)化了對系統(tǒng)傳輸速率的影響，另一方面使得同步性能更為準確，比如在發(fā)送端插入訓練序列時只是在部分子載波上插入，其余子載波上可以插入數(shù)據(jù)， 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載在接收端同步時，將同步序列以外的數(shù)據(jù)進行濾除，從而得到同步序列，用于進行同步。因此，在研究使用訓練序列進行同步的同時，Beek在1997年提出了使用OFDM中循環(huán)前綴（CP）進行符號和頻率同步，這樣不會損失通信速率，但同步性能沒有使用訓練序列的算法性能好。基于以上算法，近年來，大量的文章研究盲估計算法，使得同步算法能夠一方面不損失通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率，另一方面又具有良好的同步性能，如Tureli提出的利用虛子載波的頻率同步算法，此算法利用了基于子空間的概念，并利用到了陣列信號處理中的ESPRIT算法，此算法雖然不會影響通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率，但算法非常復雜，硬件的可實現(xiàn)性很低。未來在同步算法的研究方面需要重點考慮在不降低或較少的降低通信數(shù)據(jù)速率的條件下，同步算法盡可能的簡單且易于硬件實現(xiàn)。OFDM通信技術的特點OFDM技術的優(yōu)點OFDM技術之所以應用廣泛，是因為其具有很多方面的優(yōu)點。首先，OFDM系統(tǒng)的帶寬利用率很高，傳統(tǒng)的多載波傳輸系統(tǒng)中的載波頻帶都是嚴格分離，互不交疊，在接收端利用帶通濾波器針對某個載波濾除帶外信號，從而接收數(shù)據(jù)；而OFDM技術的子載波間頻 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 譜可以交疊，利用子載波間的正交性實現(xiàn)，滿足正交性的子載波間互不干擾，這樣有效的提高了帶寬利用率。而且，OFDM系統(tǒng)可以采用FFT技術快速實現(xiàn)調制和解調，首先，在發(fā)射端將經過調制的頻域數(shù)據(jù)進行IFFT變換到時域進行發(fā)送，在接收端相應的利用FFT變換將接收到的時域信號變換到頻域信號進行判決解調。OFDM系統(tǒng)中也可以使用符號在符號被插入的保護間隔之間，以避免符號間發(fā)生，因為多徑衰落和干擾。同時，OFDM系統(tǒng)中支持動態(tài)位分配方法，由于頻率選擇性信道的條件下，每個子信道的不同情況的下降，使用動態(tài)位分配的方法和子載波的動態(tài)分配，OFDM通信系統(tǒng)的花費小的充分利用信道衰落子信道，使得通信系統(tǒng)的整體性能有所提高。OFDM系統(tǒng)還支持自適應調制，即對每個OFDM子載波的系統(tǒng)，可以使用每種類型的調制。最后，OFDM系統(tǒng)還支持業(yè)務的不對稱性，無線數(shù)據(jù)通信服務，通常存在不對稱的，即上行鏈路和下行鏈路業(yè)務數(shù)據(jù)的服務可以是不同的，OFDM通信系統(tǒng)可以使用不同數(shù)量的載波來實現(xiàn)上下行業(yè)務不對稱。OFDM技術的缺點OFDM技術因為諸多優(yōu)點而被廣泛應用，但OFDM也本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 不是沒有缺點的。OFDM系統(tǒng)中的子載波是完全相互正交，而且系統(tǒng)輸出是將多個子載波上的并行數(shù)據(jù)進行并串轉換，這樣就導致OFDM系統(tǒng)存在一些缺點，主要表現(xiàn)為對同步偏差的敏感和峰均功率比較高。OFDM技術在發(fā)送端將數(shù)據(jù)利用IFFT變換調制到各個子載波上，而在接收端需要使用相對應的FFT變換從子載波上解調數(shù)據(jù)，要進行FFT變換就必須知道每個OFDM符號的起始點，否則將引入符號間干擾，而要知道每個OFDM符號的起始點，就需要準確的定時同步。又因為OFDM系統(tǒng)的子載波間頻譜交疊，要求子載波間需要保持嚴格的正交性，一旦存在頻率偏差，正交性就會受到破壞，這樣即會出現(xiàn)載波間干擾。另一方面，OFDM系統(tǒng)在發(fā)送端信號輸出時是將多個子載波上的信號疊加（并/串轉換），此時如果多個信號的相位相同時，則疊加后的信號會瞬時出現(xiàn)功率遠遠大于平均功率，導致出現(xiàn)較大的峰均功率比。這就會導致在射頻端發(fā)射時功放需要更寬的線性范圍，如果功放的線性范圍不夠寬，則會使得放大后的信號頻譜發(fā)生畸變，這樣導致子載波之間的正交性會受到破壞，最終影響系統(tǒng)通信性能。結論第四代OFDM移動通信技術，以提供增值的核心技本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 本文為網絡收集精選范文、公文、論文、和其他應用文檔，如需本文，請下載 術，其在寬帶領域的應用潛力巨大。OFDM具有較高的頻譜利用率，對多徑干擾的良好性能，并實現(xiàn)了簡單的均衡器硬件和簡單，它只能增加系統(tǒng)容量，更重要的，以更好地滿足腳的要求，而且多媒體通信，可以多媒體服務，包括語音，數(shù)據(jù)，視頻和通過寬帶通道的高品質傳輸?shù)却罅啃畔?。同時，OFDM同步比的單載波系統(tǒng)的靈敏度高得多，所以OFDM同步技術一直是一個重要的研究課題。本文主要集中于兩種類型的同步模式（連續(xù)模式，爆破模式）進行了研究，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：1通過了解OFDM的發(fā)展，深入分析了OFDM的基本原理，著重于實現(xiàn)利用FFT和IFFT，并在此基礎上，由于產生的詳細介紹，影響同步錯誤循環(huán)前綴的作用調制解調器的分析符號該系統(tǒng)和方法用于OFDM同步的同步誤差和頻率同步誤差的影響被分為兩大類（基于同步和非同步數(shù)據(jù)輔助數(shù)據(jù)輔助）的背面施加于兩個模型的詳細描述鋪路方法。2個連續(xù)的OFDM等效低通模型中，非數(shù)據(jù)輔助的方法是比較高的復雜性，適合于一系列的跟蹤，現(xiàn)有兩