基于OFDM的無(wú)線通信系統(tǒng)同步技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)前面向國(guó)家海洋工程應(yīng)用的無(wú)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(wú)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(zhǎng)的符號(hào)周期及循環(huán)前綴的引入能有效對(duì)抗多徑衰落信道的影響,從而無(wú)需復(fù)雜的接收均衡過(guò)程。
　　然而OFDM通信系統(tǒng)對(duì)同步誤差極其敏感,后者將造成嚴(yán)重的符號(hào)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(guò)程是OFDM基帶信號(hào)處理的基礎(chǔ)與前提。本文以面向淺海蛙人對(duì)船艦的無(wú)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(wèn)題。在考慮收發(fā)過(guò)程中面臨的非理想因素基礎(chǔ)上,詳盡分析了包括符號(hào)定時(shí)偏差、載波頻率偏差、采樣時(shí)鐘偏差等非理想因素對(duì)OFDM系統(tǒng)本身的影響,研究了基于循環(huán)前綴、訓(xùn)練符號(hào)、導(dǎo)頻信號(hào)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(hào)的時(shí)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(hào)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(hào)率等,并采用軟件無(wú)線電技術(shù)(SDR)設(shè)計(jì)以XILINX XC6SLX75 FPGA為核心的接收機(jī)信號(hào)處理平臺(tái)。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(hào)經(jīng)過(guò)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