基于TMS320VC5502的OFDM同步技术研究与实现

论文摘要

正交频分复用(OFDM)技术具有传输速度快,抗干扰能力强,频带利用率高等优点,能有效削弱电力线信道上存在的各种噪声、衰减和多径传播等各种不良影响,是电力线载波通信的有效调制方式。OFDM系统对同步误差高度敏感,因此同步问题是整个系统实现可靠性的关键技术。本文以DSP芯片TMS320VC5502为硬件载体,围绕OFDM系统的同步问题展开,分析了OFDM系统在没有达到同步情况下的频率偏差,符号定时偏差和采样时钟偏差对整个系统性能的影响,在此基础上确定了OFDM系统同步算法性能的指标。在参考和比较了一些已有的同步方案后,提出针对电力线载波通信系统的一种改进的基于训练序列的同步方案。设计一种倒序结构的训练序列,在时域和频域都有良好的相关性,通过MATLAB对同步方案的相关算法和AGC算法进行了仿真,可以精确的实现符号定时同步和采样同步。本文设计了基于TMS320VC5502的硬件系统,借助PROTELL99绘图软件,完成了电源转换电路、A/D数据采样电路和JTAG接口电路的设计,在此硬件平台上实现电力线载波通信的同步方案。文中借助DSP软件开发平台CCS3.3,设计了A/D采样数据接收、粗同步和精细定时同步、以及采样时钟校正和FFT模块,通过编写调试C程序,将提出的基于电力线信道OFDM系统同步方案在TMS320VC5502芯片上得以实现。实验结果表明,此方案帧头开销小,运算简单,在恶劣通道条件下能保持良好的可靠性,可以实现高速的数据传输。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 课题的研究现状和发展趋势
• 1.2.1 OFDM 的研究现状
• 1.2.2 电力线载波通信的研究现状
• 1.2.3 电力线载波通信的发展趋势
• 1.3 OFDM 系统概述
• 1.3.1 OFDM 系统的基本模型
• 1.3.2 OFDM 技术的优点
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 OFDM 系统同步原理
• 2.1 OFDM 同步的基本要求
• 2.2 同步偏差对系统性能的影响
• 2.2.1 符号定时偏差
• 2.2.2 采样频率偏差
• 2.3 OFDM 系统经典同步算法分析
• 2.3.1 SC 算法
• 2.3.2 Minn 算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 OFDM 的同步方案的设计
• 3.1 总体方案设计
• 3.2 系统参数的设计
• 3.3 训练序列的设计及特性
• 3.4 OFDM 系统的帧结构设计
• 3.5 定时同步的算法
• 3.5.1 帧同步实现的算法
• 3.5.2 符号定时同步的算法
• 3.6 采样时钟同步的算法
• 3.7 本章小结
• 第4章 OFDM 系统同步的硬件设计
• 4.1 系统硬件平台
• 4.2 TMS320VC5502 简介
• 4.3 系统硬件功能结构
• 4.3.1 电源和时钟电路
• 4.3.2 外部存储器接口电路
• 4.3.3 A/D 数据采集电路
• 4.3.4 JTAG 仿真口电路
• 4.4 本章小结
• 第5章 OFDM 系统同步的软件实现
• 5.1 软件编程环境
• 5.1.1 CCS3.3 简介
• 5.1.2 CCS 软件开发流程
• 5.2 OFDM 系统同步的程序流程
• 5.3 OFDM 系统同步的软件程序设计
• 5.3.1 A/D 采样数据的接收
• 5.3.2 帧同步的DSP 实现
• 5.3.3 精细定时同步的DSP 实现
• 5.3.4 采样时钟校正的实现
• 5.3.5 FFT 模块的DSP 实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 OFDM 系统同步的功能测试
• 6.1 上位机串口接收数据调试
• 6.2 系统硬件测试和软件调试
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢