突发OFDM系统同步与信道估计算法及FPGA实现

论文摘要

OFDM(正交频分复用)是一种多载波调制解调技术。它具有抗多径干扰能力强,频谱利用率高的优点,可以与MIMO技术、不同的多址接入方式相结合,可使信道容量到达最优,所以OFDM技术越来越广泛的被应用到高速率、高质量的宽带移动通信系统。本文首先介绍了移动通信和OFDM技术发展的历史与现状,阐述了OFDM的基本原理,总结了OFDM系统的优缺点及其关键技术,并且讨论了无线通信信道相关特性。接下来对突发OFDM系统的同步和信道估计进行了详细的分析论述,并针对各个问题介绍了相应的解决方案和算法。最后讨论了突发OFDM系统设计,以及同步和信道估计的FPGA实现方案。在系统设计及实现部分,介绍了选用器件的原则与器件基本特性,根据系统的应用环境以及实际的需求确定了本OFDM系统的主要参数和帧结构。在Quartus II下对同步和信道估计模块进行设计和时序分析,并通过其内嵌的逻辑分析工具实时观测模块运行情况,获得硬件测试结果,从而得出有效结论。全文详细论述了突发OFDM系统同步与信道估计从算法到FPGA实现所遇到的相关概念和问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 移动通信的发展
• 1.2 多载波技术
• 1.2.1 OFDM技术的发展
• 1.2.2 OFDM技术的优缺点分析
• 1.2.3 OFDM技术的应用和前景
• 1.3 FPGA的发展概况
• 1.4 本文主要研究内容与结构安排
• 第2章 OFDM技术基础
• 2.1 无线信道的特征
• 2.1.1 衰减作用
• 2.1.2 多径效应
• 2.1.3 时变性
• 2.2 OFDM系统的基本原理
• 2.2.1 OFDM的调制与解调
• 2.2.2 OFDM的保护间隔和循环前缀
• 2.2.3 OFDM的关键技术
• 2.2.4 OFDM系统组成
• 2.3 突发OFDM系统的特点
• 2.4 本章小结
• 第3章 突发OFDM系统同步算法
• 3.1 OFDM同步技术概述
• 3.2 定时同步
• 3.2.1 突发帧的检测和同步
• 3.2.2 符号定时同步
• 3.3 载波同步
• 3.3.1 载波同步偏差的影响
• 3.3.2 基于数据的载波同步
• 3.4 采样时钟同步
• 3.5 联合同步算法
• 3.5.1 基于循环前缀的ML算法
• 3.5.2 基于数据的SC算法
• 3.6 本章小结
• 第4章 突发OFDM系统信道估计算法
• 4.1 OFDM信道估计技术概述
• 4.2 OFDM系统中的相干检测与非相干检测
• 4.2.1 相干检测
• 4.2.2 非相干检测
• 4.3 突发OFDM系统信道估计算法
• 4.3.1 导频的插入方式
• 4.3.2 基于导频块状分布的LS算法
• 4.3.3 基于导频梳状分布的插值算法
• 4.3.4 二维信道估计算法
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统设计与实现
• 5.1 基于FPGA的OFDM系统
• 5.1.1 OFDM硬件平台
• 5.1.2 系统参数和突发帧结构
• 5.2 同步模块设计
• 5.2.1 定时同步
• 5.2.2 频偏估计与载波同步
• 5.2.3 晶振偏差与采样时钟同步
• 5.3 信道估计模块设计
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢