OFDM传输系统设计与实现

论文摘要

移动通信技术是现阶段通信研究中的重点,得到了越来越多人的关注。OFDM技术凭借极强的对抗频率选择性衰落能力和极高的频谱利用效率成为4G移动通信系统的核心技术。它的基本思想是把调制在单载波上的高速串行数据流,分成多路低速的数据流,调制到多个正交载波上并行传输,这样在传输时,虽然整个信道是频率选择性衰落,但是各个子信道却是平坦衰落,有效对抗了多径效应,同时由于各个子载波是正交的,极大提高了频谱效率。本文研究的主要内容是把OFDM技术应用到无线通信系统中,利用OFDM技术在对抗多径时延和频率选择性衰落上的优势,进行衰落信道条件下无线信号的传输。第一章概述,介绍移动通信的现状和发展,描述了OFDM技术的基本思想,给出了本文的基本内容。第二章OFDM的基本原理,详细阐述了OFDM的原理和数学模型。第三章OFDM系统设计和仿真,根据具体的背景需求,设计了一个OFDM传输系统,对OFDM系统所采用的定时估计、频偏估计、信道估计的经典算法进行了介绍,提出本文所采用的算法,并且进行了算法仿真和系统仿真。第四章OFDM传输系统的FPGA实现,完成整个发送机、接收机的硬件设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 无线移动通信发展的概况
• 1.1.1 第一代移动通信
• 1.1.2 第二代移动通信
• 1.1.3 第三代移动通信
• 1.1.4 第四代移动通信
• 1.2 OFDM的发展及其现状
• 1.3 本文主要内容
• 第二章 OFDM基本原理
• 2.1 调制与解调
• 2.2 保护间隔和循环前缀
• 2.3 加窗
• 2.4 OFDM系统的峰值平均功率比
• 2.5 同步技术
• 2.5.1 OFDM系统同步原理
• 2.5.2 载波同步
• 2.5.3 符号同步
• 2.5.4 样值同步
• 2.6 信道估计
• 第三章 OFDM系统设计和仿真
• 3.1 系统设计
• 3.1.1 背景需求
• 3.1.2 总体参数设计
• 3.1.3 总体结构设计
• 3.2 帧同步算法分析及仿真
• 3.3 时域符号定时粗同步
• 3.3.1 几种典型的时域定时算法分析
• 3.3.2 本文采用定时算法分析和仿真
• 3.4 频偏估计
• 3.4.1 时域粗频偏估计算法分析
• 3.4.2 频域整数倍频偏估计算法分析
• 3.4.3 频域细频偏估计算法分析
• 3.5 信道估计
• 3.6 系统仿真
• 第四章 OFDM传输系统的FPGA实现
• 4.1 硬件实现平台
• 4.1.1 数字部分
• 4.1.2 模拟部分
• 4.2 发射端设计
• 4.2.1 信源和加扰
• 4.2.2 信道编码
• 4.2.3 交织
• 4.2.4 QPSK调制
• 4.2.5 插入导频与子载波分配
• 4.2.6 IFFT变换
• 4.2.7 加入循环前缀
• 4.2.8 加入前导序列
• 4.2.9 发射机前端设计
• 4.3 接收端设计
• 4.3.1 AD采样
• 4.3.2 数字下变频与匹配滤波
• 4.3.3 帧同步
• 4.3.4 定时估计
• 4.3.5 时域粗频偏估计
• 4.3.6 去循环前缀和FFT
• 4.3.7 频域整数倍频偏估计
• 4.3.8 信道估计
• 4.3.9 频域细频偏估计
• 4.3.10 有效数据子载波提取、解交织、Viterbi译码、解扰
• 4.4 测试结果
• 4.4.1 接收端信号时域波形图
• 4.4.2 接收端信号星座图
• 4.4.3 误码率测试
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 硬件平台