基于OFDM的無線通信系統(tǒng)同步技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)前面向國家海洋工程應(yīng)用的無線通信技術(shù)面臨著高帶寬、大容量、低成本、頻譜利用率高等挑戰(zhàn),而傳統(tǒng)的單載波調(diào)制技術(shù)已經(jīng)無法勝任,采用OFDM正交頻分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)成為主流的選擇。OFDM技術(shù)利用正交子載波進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制、允許子載波頻譜重疊,具有很高的頻譜利用率;其更長的符號周期及循環(huán)前綴的引入能有效對抗多徑衰落信道的影響,從而無需復(fù)雜的接收均衡過程。
　　然而OFDM通信系統(tǒng)對同步誤差極其敏感,后者將造成嚴(yán)重的符號間干擾(ISI)及子信道

2、間干擾(ICI),系統(tǒng)將面臨嚴(yán)重的地板效應(yīng),因此嚴(yán)格的同步過程是OFDM基帶信號處理的基礎(chǔ)與前提。本文以面向淺海蛙人對船艦的無線橋接通信應(yīng)用為背景,采用OFDM多載波調(diào)制技術(shù),重點(diǎn)解決OFDM系統(tǒng)中面臨的嚴(yán)重同步問題。在考慮收發(fā)過程中面臨的非理想因素基礎(chǔ)上,詳盡分析了包括符號定時偏差、載波頻率偏差、采樣時鐘偏差等非理想因素對OFDM系統(tǒng)本身的影響,研究了基于循環(huán)前綴、訓(xùn)練符號、導(dǎo)頻信號的同步偏差估計(jì)算法,分析并比較各類算法的性能特征,在

3、此基礎(chǔ)上提出了在OFDM符號的時域及頻域內(nèi)進(jìn)行同步偏差補(bǔ)償?shù)乃惴ńY(jié)構(gòu),最后為實(shí)際系統(tǒng)制定了完整的同步方案及基帶信號處理流程。為了驗(yàn)證同步性能,在系統(tǒng)核心參數(shù)及性能指標(biāo)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了物理層幀結(jié)構(gòu)、符號率等,并采用軟件無線電技術(shù)(SDR)設(shè)計(jì)以XILINX XC6SLX75 FPGA為核心的接收機(jī)信號處理平臺。為了提高系統(tǒng)靈活性,設(shè)計(jì)了基于中頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的數(shù)字前端,中頻窄帶信號經(jīng)過帶通采樣后進(jìn)行數(shù)字下變頻及采樣率變換,得到滿足OFDM基帶處