基于FPGA的OFDM通信系統(tǒng)的同步方式研究與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告

基于FPGA的OFDM通信系統(tǒng)的同步方式研究與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告中期報(bào)告1.研究背景與意義隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，OFDM技術(shù)因其抗多徑衰落等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信領(lǐng)域。OFDM通信系統(tǒng)中同步技術(shù)的好壞直接影響到通信系統(tǒng)的性能。因此，OFDM通信系統(tǒng)的同步技術(shù)一直是通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。FPGA由于其可編程性、高性能、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)中。本文擬采用FPGA實(shí)現(xiàn)OFDM通信系統(tǒng)的同步技術(shù)，研究同步方式的優(yōu)化方法，并實(shí)現(xiàn)同步模塊。2.研究現(xiàn)狀OFDM通信系統(tǒng)中同步技術(shù)研究已經(jīng)取得了一系列的進(jìn)展。常見(jiàn)的同步技術(shù)有時(shí)間同步、頻率同步、符號(hào)同步和幀同步。時(shí)間同步技術(shù)主要利用導(dǎo)頻符號(hào)來(lái)進(jìn)行同步。其中，最常用的是時(shí)域同步技術(shù)，其基本思想是利用同步序列和幀同步來(lái)獲得傳輸時(shí)鐘。在頻率偏移較小的情況下，時(shí)域同步技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的同步效果。但受到多徑衰落的影響，導(dǎo)頻符號(hào)容易失真，從而影響同步精度。頻率同步技術(shù)主要利用信號(hào)中的倒譜來(lái)進(jìn)行同步。其中，常見(jiàn)的有最大似然估計(jì)法、周期自相關(guān)法、DFT法等。在頻率偏移較大的情況下，頻率同步技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的同步效果。但頻率同步技術(shù)對(duì)信號(hào)的帶寬要求較高，且對(duì)計(jì)算量的要求也較高。符號(hào)同步技術(shù)主要利用數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行同步。其中，最常用的是最小均方差(MSE)估計(jì)法。符號(hào)同步技術(shù)受到噪聲和多路徑衰落的影響較大，且需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，所以同步精度較低。幀同步技術(shù)主要利用信號(hào)幀同步頭來(lái)進(jìn)行同步。其中，常見(jiàn)的有窗口相關(guān)法、校驗(yàn)和法、匹配濾波法等。幀同步技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的同步精度，但對(duì)信號(hào)的帶寬要求較高。3.研究?jī)?nèi)容與方法本文將研究OFDM通信系統(tǒng)中的同步技術(shù)，重點(diǎn)研究時(shí)間同步和頻率同步技術(shù)，并對(duì)同步方式進(jìn)行優(yōu)化。具體研究?jī)?nèi)容包括：1.OFDM通信系統(tǒng)中的同步技術(shù)研究，包括時(shí)間同步、頻率同步、符號(hào)同步和幀同步等同步方式的原理及實(shí)現(xiàn)方法。2.以時(shí)間同步和頻率同步為重點(diǎn)，對(duì)同步方式進(jìn)行優(yōu)化。時(shí)間同步優(yōu)化方向包括同步序列的設(shè)計(jì)和同步誤差的補(bǔ)償；頻率同步優(yōu)化方向包括信號(hào)采樣率的優(yōu)化和頻率偏移的估計(jì)等。3.在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)同步模塊。首先利用Verilog語(yǔ)言對(duì)同步模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行仿真驗(yàn)證，最后進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)比不同同步方式在同步精度、復(fù)雜度和性能等方面的差異性，并對(duì)同步方式進(jìn)行優(yōu)化。4.預(yù)期成果與意義通過(guò)對(duì)OFDM通信系統(tǒng)中的同步技術(shù)進(jìn)行研究并在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)同步模塊，本文預(yù)期達(dá)到以下幾個(gè)方面的成果：1.對(duì)目前主流的同步技術(shù)有更加深入的認(rèn)識(shí)和理解，并針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景分析不同同步方式的優(yōu)缺點(diǎn)。2.通過(guò)對(duì)同步方式的優(yōu)化，提高同步精度和系統(tǒng)性能，并降低系統(tǒng)復(fù)雜度。3.在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)同步模塊，可為后續(xù)OFDM通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考，促進(jìn)OFDM技術(shù)的應(yīng)用推廣。4.對(duì)于其他數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也具有參考價(jià)