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1、 题 目 OFDM地基本原理与关键技术研究 学生姓名 陈 悠 学号 1113024080 所在学院 物 理 与 电 信 工 程 学 院 专业班级 通 信 工 程 专 业 1103 班 指导教师 王 桂 宝 完成地点 物 理 与 电 信 工 程 学 院 实 验 室 2015 年 5月31日 OFDM地基本原理和关键技术研究陈悠（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1103班,陕西 汉中 723003）指导教师：王桂宝 摘 要 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是未来移动通信中具有应用前景和竞争力地一项技术.该技术具有频谱利用率高、抗衰落
2、能力强、调制和解调容易实现等优点.但是对时频偏差非常敏感,特别是载波频率偏差.当存在频率偏差时,子载波之间地正交性遭到破坏,从而引起严重地载波间干扰.在OFDM 系统中,进行精确地时频偏差估计非常重要.因此,本论文围绕 OFDM系统中地同步问题开展研究.本文所做地工作主要有：文档来自于网络搜索首先,介绍了 OFDM 系统原理,对系统存在地关键技术进行了探讨,建立了OFDM仿真系统.并对系统存在地优缺点进行了分析和归纳.文档来自于网络搜索其次,研究了 OFDM 系统中地同步原理,并分析了系统中存在地载波同步偏差、样值同步偏差、符号定时同步偏差对系统性能造成地影响.文档来自于网络搜索第三,对基于循
3、环前缀地同步算法进行了理论分析和仿真实现,提出了一种充分利用循环前缀和相对应部分相关性地改进算法,这是以后研究地重点文档来自于网络搜索最后,对本毕业设计做出了总结和展望 关键词正交频分复用（OFDM);同步;符号定时偏移估计；频率偏移估计Research on basic principle and key technology of OFDM文档来自于网络搜索ChenYou(Grade 11,Class 3,Major of Communication Engineering,School of Physics and telecommunication Engineering of Sha
4、anxi University of Technology, Hanzhong 723003,China)文档来自于网络搜索Tutor: Wang Guibao Abstract: Orthogonal Frequency Division Multiple (OFDM) is an effective and promising technique in future mobile communications. It has efficient bandwidth utilization and the robustness against Multi-path delay, and el
5、se it is easier to implement the modulation and demodulation. But OFDM is very sensitive to symbol timing offset and carrier frequency offset. When there is a carrier frequency synchronization error in OFDM systems, the orthogonality between sub-carriers cant be maintained, serious inter-carrier int
6、erference is introduced. Therefore precise timing and frequency offset estimation is very important for OFDM systems. So we study the synchronization of the OFDM systems in the thesis.文档来自于网络搜索 Main works in the thesis: Firstly, the principle and the primary technology of OFDM systems is introduced
7、in the article, in addition it introduces the advantages and disadvantages of the OFDM systems.文档来自于网络搜索 Secondly, we study the synchronization principle and analyze the performance influence in OFDM systems which have the errors of timing synchronization、frequency synchronization and the sampling r
8、ate synchronization.文档来自于网络搜索 Thirdly, the synchronization algorithm based on cyclic prefix of theory analysis and simulation implementation, put forward a kind of make full use of the cyclic prefix and the corresponding part of the correlation of the improved algorithm, which is the focus of future
9、 research.文档来自于网络搜索 Finally, the graduation design made a summary and outlook 文档来自于网络搜索Keywords: orthogonal frequency division multiplexing；synchronization；symbol timing offset estimation；frequency offset 文档来自于网络搜索 目录1、 绪论11.1 研究背景1文档来自于网络搜索1.2 国内外研究现状2文档来自于网络搜索1.3 本文地主要工作及内容安排3文档来自于网络搜索2、OFDM 系统原理及
10、关键技术4文档来自于网络搜索2.1 OFDM 系统原理4文档来自于网络搜索2.1.1 OFDM 系统地基本模型4文档来自于网络搜索2.1.2 OFDM 系统地调制和解调原理4文档来自于网络搜索2.1.3 保护间隔和循环前缀6文档来自于网络搜索2.1.4 建立OFDM系统仿真模型8文档来自于网络搜索2.2 OFDM 技术地优缺点10文档来自于网络搜索2.3 OFDM 系统地关键技术11文档来自于网络搜索2.4 本章小结12文档来自于网络搜索3、 OFDM 系统地同步技术分析13文档来自于网络搜索3.1 OFDM 系统中地同步原理13文档来自于网络搜索3.2 同步偏差对 OFDM 系统性能地影响1
11、8文档来自于网络搜索3.2.1 载波同步偏差分析18文档来自于网络搜索3.3 OFDM 系统地同步算法18文档来自于网络搜索3.4 本章小结20文档来自于网络搜索4、 基于循环前缀地同步算法20文档来自于网络搜索4.1基于循环前缀地OFDM联合同步算法20文档来自于网络搜索4.1.1 ML估计原理20文档来自于网络搜索4.1.2 ML算法仿真估计22文档来自于网络搜索4.2 本章小结24文档来自于网络搜索5、 总结与展望24文档来自于网络搜索5.1 全文总结24文档来自于网络搜索5.2进一步地研究工作25文档来自于网络搜索致谢26文档来自于网络搜索参考文献27文档来自于网络搜索 1、 绪论1.
12、1 研究背景 近年来,移动通信技术发展迅速,已经从第一代模拟通信系统过渡到第二代数字通信系统,并已经开始第三代移动通信系统地商业化部署和第四代移动通信技术标准地研究,网络地不断升级换代带来了传输速率地不断提高,第三代移动通信系统最大传输速率可达到 2Mbps.但是移动用户对信息传输速率地要求不断增加,未来移动通信将朝着高速率传输方向发展. 但是实际情况下由于无线信道地复杂性,存在不同程度地衰落和各种干扰,限制了信息速率地进一步提高.OFDM 技术可以有效克服频率选择性衰落和多径传播造成地 ISI(Inter-symbol Interference),提高信息地传输速率,已引起了国内外广泛关注和
13、研究.文档来自于网络搜索OFDM 是一种特殊地多载波传输方案,多载波调制本质上是一种频分复用(FDM, Frequency Division Multiplex)技术.FDM 技术早在 19 世纪以前就已经被提出,FDM 技术复杂性高,频谱利用率低.为了提高 FDM 技术地频谱利用率,G.A.Doelz 等在 20 世纪 50 年代提出了 Kineplex 系统1,该系统提高了系统地频谱利用率,但是此系统仍采用了传统地多载波调制2.美国军方在此时也创建了世界上第一个 MCM(Multi-carrier Modulation)系统,在 1970 年衍生出了采用大规模子载波和频谱重叠技术地 OFD
14、M 系统.但在很长一段时间内 OFDM 技术由理论向实践迈进地过程放慢了.由于 OFDM 地各个子载波之间相互正交,S.B.Weinstein 和 P.M.Ebert 提出了使用离散傅立叶(DFT, Discrete Fourier Transform)实现多载波地基带调制和解调3,这样便不再对每个子载波都使用模拟前端,从而降低了系统地复杂度,为 OFDM 地演进过程做出了巨大地贡献.另外,Weinstein 等提出了通过插入一段空白区作为保护间隔来消除符号间干扰(ISI)2,但这种办法不能保证信号经过色散信道后各子载波仍然保持正交,为此,A.Peled 和 A.Ruiz 提出了采用循环前缀(
15、CP , Cyclic Prefix)地方法保证信号经过色散信道后仍然保持各子载波之间正交性4.至此,现代OFDM 地概念便形成了.又由于大规模集成电路和数字信号处理(DSP , Digital Signal Processing)地迅速发展,使得 OFDM 迅速登上了通信地舞台,逐步迈入数字移动通信地领域. OFDM技术已经成功地应用于非对称数字用户线、无线本地环路、 数字音频广播、数字视频广播、无线局域网、 IEEE 802.16 Broadband Wireless Access System 等系统中.文档来自于网络搜索DAB 是在现有模拟 AM(Amplitude Modulation)和 FM(Frequency Modulation)音
