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突发OFDM系统同步与信道估计算法及FPGA实现

作　者: 刘毅
导　师: 沙学军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 正交频分复用同步信道估计 FPGA
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

OFDM(正交频分复用)是一种多载波调制解调技术。它具有抗多径干扰能力强,频谱利用率高的优点,可以与MIMO技术、不同的多址接入方式相结合,可使信道容量到达最优,所以OFDM技术越来越广泛的被应用到高速率、高质量的宽带移动通信系统。本文首先介绍了移动通信和OFDM技术发展的历史与现状,阐述了OFDM的基本原理,总结了OFDM系统的优缺点及其关键技术,并且讨论了无线通信信道相关特性。接下来对突发OFDM系统的同步和信道估计进行了详细的分析论述,并针对各个问题介绍了相应的解决方案和算法。最后讨论了突发OFDM系统设计,以及同步和信道估计的FPGA实现方案。在系统设计及实现部分,介绍了选用器件的原则与器件基本特性,根据系统的应用环境以及实际的需求确定了本OFDM系统的主要参数和帧结构。在Quartus II下对同步和信道估计模块进行设计和时序分析,并通过其内嵌的逻辑分析工具实时观测模块运行情况,获得硬件测试结果,从而得出有效结论。全文详细论述了突发OFDM系统同步与信道估计从算法到FPGA实现所遇到的相关概念和问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 移动通信的发展  8-9
  1.2 多载波技术  9-12
    1.2.1 OFDM技术的发展  10
    1.2.2 OFDM技术的优缺点分析  10-12
    1.2.3 OFDM技术的应用和前景  12
  1.3 FPGA的发展概况  12-14
  1.4 本文主要研究内容与结构安排  14-16
第2章 OFDM技术基础  16-28
  2.1 无线信道的特征  16-19
    2.1.1 衰减作用  16
    2.1.2 多径效应  16-18
    2.1.3 时变性  18-19
  2.2 OFDM系统的基本原理  19-26
    2.2.1 OFDM的调制与解调  19-22
    2.2.2 OFDM的保护间隔和循环前缀  22-24
    2.2.3 OFDM的关键技术  24-25
    2.2.4 OFDM系统组成  25-26
  2.3 突发OFDM系统的特点  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章突发OFDM系统同步算法  28-45
  3.1 OFDM同步技术概述  28-29
  3.2 定时同步  29-33
    3.2.1 突发帧的检测和同步  29-33
    3.2.2 符号定时同步  33
  3.3 载波同步  33-38
    3.3.1 载波同步偏差的影响  34-36
    3.3.2 基于数据的载波同步  36-38
  3.4 采样时钟同步  38-40
  3.5 联合同步算法  40-43
    3.5.1 基于循环前缀的ML算法  40-41
    3.5.2 基于数据的SC算法  41-43
  3.6 本章小结  43-45
第4章突发OFDM系统信道估计算法  45-57
  4.1 OFDM信道估计技术概述  45-46
  4.2 OFDM系统中的相干检测与非相干检测  46-47
    4.2.1 相干检测  46-47
    4.2.2 非相干检测  47
  4.3 突发OFDM系统信道估计算法  47-56
    4.3.1 导频的插入方式  48-50
    4.3.2 基于导频块状分布的LS算法  50-52
    4.3.3 基于导频梳状分布的插值算法  52-55
    4.3.4 二维信道估计算法  55-56
  4.4 本章小结  56-57
第5章系统设计与实现  57-72
  5.1 基于FPGA的OFDM系统  57-60
    5.1.1 OFDM硬件平台  57-59
    5.1.2 系统参数和突发帧结构  59-60
  5.2 同步模块设计  60-69
    5.2.1 定时同步  60-63
    5.2.2 频偏估计与载波同步  63-68
    5.2.3 晶振偏差与采样时钟同步  68-69
  5.3 信道估计模块设计  69-71
  5.4 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-77
附录  77-79
致谢  79

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