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快变双选信道中突发高效传输方法设计研究

作　者: 王涛
导　师: 陈祝明；卢建川
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 快变双选择信道 OFDM系统设计帧结构设计
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

OFDM是宽带无线通信主要技术之一,本文以XX预研项目为背景,从多个方面对时变双选择信道下OFDM系统的传输进行了研究,得到了适用于该项目的系统传输架构,并重点针对快变信道进行了传输方式对比分析和选择,以及突发帧结构的设计和相应算法的推导。具体来说,主要进行工作表现为如下几个方面(1)从理论分析和仿真分析这两个角度同时论证了在快变双选择信道中进行高速传输最好的方式是使用OFDM调制。通过对CE-OFDM、SC-FDE和CPM-OFDM从信号波形的成型、发射机的功率效率、系统传输频谱效率、系统实现成本等几个方面进行了对比分析和仿真,给出了这些传输方法各自的优点和局限性,通过综合和折中考虑处理,最终在该项目的传输方式的选择上选用了OFDM传输方式;(2)对基于OFDM的传输系统进行了综合设计,根据项目的要求选用了单天线发射,多天线接收的系统体制,并给出了整个系统的关键技术和关键设计点。给出设计的系统实现的原理框图;(3)针对快变双选择信道中OFDM系统的重要关键技术之一,突发帧的设计进行重点研究。首先通过对现有的802.11a协议进行改进,来适应快速变化的无线信道环境,仿真结果表明该协议及其改进协议都无法适用于项目的具体要求。接下来根据项目的要求和快变信道的特点,设计了突发帧的结构,其重点是探讨同步头、信令域和导频OFDM符号的设计。通过这些设计得到了适用于该项目相应的帧格式,并根据这种帧格式推导出了相应的帧同步算法、载波同步算法等。通过仿真验证了这些算法的有效性。最后通过系统级的仿真进一步验证了该系统的设计和帧结构的设计是有效可行的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-22
  1.1 研究背景和主要的技术指标  10-11
    1.1.1 课题来源  10
    1.1.2 主要的技术指标  10-11
    1.1.3 指标分析  11
  1.2 为什么要采用OFDM 系统  11-16
    1.2.1 SC-FDE 的优点  12
    1.2.2 OFDM 系统的优点  12-14
    1.2.3 OFDM 系统中存在的问题  14-15
    1.2.4 OFDM 的演进历史  15-16
  1.3 基于OFDM 高速传输的研究现状  16-20
    1.3.1 OFDM 技术应用情况  16-17
    1.3.2 几种OFDM 发射接收机  17-20
  1.4 快变信道下基于OFDM 传输系统的关键技术  20
  1.5 本文的主要工作和创新点  20-21
  1.6 本文的内容安排  21-22
第二章 OFDM 系统模型  22-36
  2.1 OFDM 系统概述  22-23
  2.2 几个常用的概念  23-24
  2.3 快变无线信道的模型  24-32
    2.3.1 双选择信道  24-25
    2.3.2 无线快速移动信道模型  25-26
    2.3.3 多径传输现象分析  26-27
    2.3.4 多径传输时间展宽和频谱展宽  27-28
    2.3.5 系统涉及的信道分析  28-30
      2.3.5.1 第1 类(空对空)信道特性  28-30
      2.3.5.2 第2 类(空对地)信道特性  30
    2.3.6 设计系统涉及的信道特性的仿真说明  30-32
  2.4 OFDM 系统原理  32-36
第三章几种传输方式的分析与比较  36-55
  3.1 研究情况的比较  36-37
  3.2 OFDM、SC-FDE、CE-OFDM 和CPM-OFDM 的比较  37-49
    3.2.1 OFDM 传输所涉及技术  37-39
    3.2.2 SC-FDE 的基本原理  39-41
    3.2.3 SC-FDE 与OFDM 系统优缺点比较  41-43
    3.2.4 OFDM 和SC-FDE 在实现结构上的比较  43-44
    3.2.5 CE-OFDM 的基本原理  44-46
    3.2.6 OFDM-CPM 的基本原理  46-49
  3.3 基于仿真对比分析  49-52
    3.3.1 CE-OFDM 系统的仿真  49-51
      3.3.1.1 CE-OFDM 在AWGN 下的仿真  49
      3.3.1.2 CE-OFDM 和OFDM 信号的频谱仿真分析  49-51
    3.3.2 OFDM-CPM 的仿真  51-52
    3.3.3 SC-FDE 系统的仿真  52
  3.4 结论  52-55
第四章 OFDM 传输系统总体涉及考虑与传输帧结构设计  55-73
  4.1 基于802.11 帧结构及其改进  55-59
    4.1.1 802.11a 帧结构与适应快变信道的改进  55-57
    4.1.2 仿真参数  57
    4.1.3 仿真结果  57-59
  4.2 快变信道突发的OFDM 系统设计  59-64
    4.2.1 系统设计的总体思路  60
    4.2.2 突发双选信道发射机和接收机的设计  60-64
  4.3 突发帧设计与同步技术  64-73
    4.3.1 帧的设计与符号同步算法  64-67
    4.3.2 设计的帧结构  67-71
      4.3.2.1 帧总体结构  67-70
      4.3.2.2 信令域  70-71
      4.3.2.3 导频结构  71
    4.3.3 载波同步算法  71-73
第五章仿真验证  73-77
  5.1 TU 信道下的仿真结果  73-74
  5.2 几种典型的航空信道下的仿真验证  74-75
  5.3 AWGN 信道下的仿真结果  75-76
  5.4 结论  76-77
第六章结论与展望  77-79
  6.1 论文总结  77-78
  6.2 今后的研究工作  78-79
参考文献  79-82
致谢  82-83
攻读学位期间的科研和获奖情况  83-84

快变双选信道中突发高效传输方法设计研究

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