OFDM系統(tǒng)同步技術(shù)研究與FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、正交頻分復(fù)用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)頻譜利用率高，抗多徑能力強(qiáng)，是當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。OFDM系統(tǒng)中，同步是一個(gè)非常重要的問題，很大程度上影響了整個(gè)系統(tǒng)的性能。本文深入研究了一些典型的符號(hào)定時(shí)估計(jì)、載波頻率估計(jì)和采樣偏差估計(jì)算法，設(shè)計(jì)了OFDM同步方案并且在FPGA上實(shí)現(xiàn)。
　　 簡要介紹了OFDM技術(shù)的發(fā)展歷程和優(yōu)缺點(diǎn)等，詳細(xì)討論了OFDM技

2、術(shù)的數(shù)學(xué)模型、調(diào)制解調(diào)原理以及特點(diǎn)等等，以高速無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈為背景，設(shè)計(jì)了一套完整的OFDM數(shù)據(jù)鏈方案，規(guī)定了系統(tǒng)收發(fā)機(jī)模型、系統(tǒng)的具體參數(shù)、采用的幀格式以及前導(dǎo)碼的具體格式和導(dǎo)頻的插入方式等等。
　　 從理論上推導(dǎo)并且在MATLAB環(huán)境中仿真了各種同步誤差對OFDM系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。從時(shí)域和頻域角度深入研究了定時(shí)同步、載波頻率同步和采樣偏差同步算法。將基于訓(xùn)練序列的延遲自相關(guān)算法與接收信號(hào)和本地訓(xùn)練序列時(shí)域互相關(guān)算法相結(jié)合，提出了

3、一種改進(jìn)的時(shí)域粗符號(hào)定時(shí)同步算法，該算法可以保證在FFT解調(diào)之前，定時(shí)窗口首部在循環(huán)前綴內(nèi)以避免產(chǎn)生ISI，同時(shí)滿足頻域細(xì)符號(hào)同步算法的約束要求。利用訓(xùn)練序列的延遲自相關(guān)算法可以同時(shí)估計(jì)出時(shí)域定時(shí)和頻偏信息，估計(jì)的實(shí)際載波頻差的范圍為±192kHz。頻域細(xì)符號(hào)估計(jì)、頻偏估計(jì)和相位跟蹤都是利用導(dǎo)頻信息完成的，頻域細(xì)符號(hào)估計(jì)可以對FFT窗口位置做精確調(diào)整，頻域頻偏估計(jì)的實(shí)際范圍為±38.4kHz，相位跟蹤可以補(bǔ)償殘留的相位信息。在MATLA

4、B環(huán)境中仿真并且分析了各種算法的同步估計(jì)性能，并且給出了仿真圖。理論分析了不同映射方式下的OFDM系統(tǒng)，提出了基于CPM映射方式下的OFDM-CPM系統(tǒng)，通過MATLAB仿真比較了OFDM-CPM系統(tǒng)與傳統(tǒng)的OFDM-QPSK、OFDM-16QAM系統(tǒng)的性能。
　　 考慮到同步算法和映射方式的理論及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，設(shè)計(jì)了一套完整的OFDM系統(tǒng)時(shí)頻同步實(shí)現(xiàn)方案，用VerilogHDL語言描述其硬件結(jié)構(gòu)，其中時(shí)域粗符號(hào)同步硬件結(jié)構(gòu)節(jié)約了