OFDM通信系统中同步技术研究Word格式文档下载.doc

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姓名：

陈建炜

指导教师：

那振宇

信息科学技术学院

摘要

我们几乎每天都在进行着通信，通信在我们生活中扮演着极其重要的角色。

移动通信已经成为当今通信发展的主流，而无线通信与个人通信在短短的几十年间经历了从模拟通信到数字通信、从OFDM到CDMA的巨大发展，目前又有新的技术的出现，比以CDMA为核心的第三代移动通信技术更加完善，我们称之为“第四代移动通信技术”。

第四代移动通信系统计划以OFDM（正交频分复用）为核心技术提供增值服务，它在宽带领域的应用具有很大的潜力。

较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好地满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。

纵观通信的发展史，第一代模拟系统仅提供语音服务，不能传输数据；

第二代数字移动通信系统的数据传输速率也只有9.6bit/s,最高可达32kbit/s；

第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbit/s；

而我们目前所致力研究的第四代移动通信系统的数据传输速率可达到10～20Mbit/s。

虽然第三代移动通信可以比现有传输速率快上上千倍，但是仍无法满足未来多媒体通信的要求，第四代移动通信系统的提出便是希望能满足提供更大的频宽要求。

本文主要研究了OFDM系统中的同步技术。

论文首先介绍了OFDM的基本原理，主要技术，及同步技术问题。

然后，着重对同步技术中的基于数据辅助的同步技术进行了全面的分析及算法研究，通过对其经典算法SC算法及其基础上的改进算法Minn算法及Park算法的研究及仿真，得到了定时性能上，三种算法的优劣性，及Minn算法和Park算法的定时频偏估计方差优劣。

关键词：

OFDM；

同步技术；

基于数据辅助的同步技术；

SC算法；

Minn算法；

Park算法

ABSTRACT

You,me,him,almosteverydayduringthecommunication,communicationplaysaveryimportantroleinourlives.Mobilecommunicationhasbecomethemainstreamofdevelopment,andpersonalcommunicationsandwirelesscommunicationsinjustafewdecadeshasgonefromanalogcommunicationtodigitalcommunication,fromCDMAtoOFDMgreatdevelopment,butalsotheemergenceofnewtechnologies,morethanwithCDMAasthecoreofthethirdgenerationmobilecommunicationtechnologymoresophisticated,whichwecallthe"

fourthgenerationmobilecommunicationtechnology."

ThefourthgenerationmobilecommunicationsystemplanstoOFDM（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）toprovidevalue-addedservicesasthecoretechnology,itsapplicationinthefieldofbroadbandhasgreatpotential.Comparedwiththethirdgenerationmobilecommunicationsystems,usingavarietyofnewtechnologies,OFDMhashigherspectralefficiencyandgoodanti-multipathinterference,itcannotonlyincreasesystemcapacity,moreimportantly,itcanbettermeettheneedsofmultimediacommunicationrequirements,whichwillincludemultimediaservicesvoice,data,videoandotherlargeamountsofinformationtransmittedviabroadbandchannelwithhighquality.

Throughoutthehistoryofthecommunication,thefirstgenerationanalogsystemsprovidevoice-onlyservicescantransmitdata;

datatransferrateofthesecondgenerationdigitalmobilecommunicationsystemisonly9.6bit/s,upto32kbit/s;

thirdgenerationmobilecommunicationsystemdatatransferrateupto2Mbit/s;

andwearecurrentlybeingstudiedfourthgenerationmobilecommunicationsystemdedicateddatatransmissionratecanreach10~20Mbit/s.Althoughthethirdgenerationmobilecommunicationcanbethousandsoftimesfasterthanthecurrenttransmissionrate,butstillcannotmeetthefuturerequirementsofmultimediacommunications,presentedthefourthgenerationmobilecommunicationsystemthatwehopetoprovidegreaterbandwidthtomeettherequirements.

ThispaperstudiestheOFDMsystemsynchronizationtechniques.PaperfirstintroducesthebasicprinciplesofOFDM,themaintechnical,andsynchronizationproblems.Then,focusingontechnology-basedsynchronousdata-aidedsynchronizationtechnologytoconductacomprehensiveanalysisandalgorithmresearch,throughitsclassicalalgorithmSCalgorithmanditsimprovedalgorithmbasedontheresearchandsimulationalgorithmsandParkMinnalgorithm,hasbeentimedperformance,thetimingoftheprosandconsofthethreealgorithms,andalgorithmsandParkMinnoffsetestimationvarianceofthemeritsofthealgorithm.

Keywords:

OFDM;

synchronization;

basedonsecondarydatasynchronizationtechnology;

SCalgorithm;

Minnalgorithm;

Parkalgorithm

目录

第1章绪论 1

1.1引言 1

1.2OFDM技术的发展及应用 1

1.3OFDM技术在未来通信中的作用 2

1.4论文研究的主要内容 4

第2章OFDM系统原理 5

2.1OFDM系统基本模型 5

2.2OFDM的保护间隔和循环前缀 6

2.2.1保护间隔 6

2.2.2循环前缀 6

2.3OFDM的主要技术 7

2.3.1同步技术 7

2.3.2训练序列／导频及信道估计技术 8

2.3.3信道编码和交织技术 8

2.3.4峰均功率比控制 8

2.3.5均衡技术 9

2.3.6系统仿真参数设计 9

2.4OFDM技术的优缺点分析 9

2.4.1OFDM技术主要优点 9

2.4.2OFDM技术主要缺点 10

本章小结 11

第3章OFDM同步技术 12

3.1同步技术概述 12

3.2OFDM系统同步的原理 12

3.3OFDM系统中的同步要求 13

3.3.1载波同步 13

3.3.2符号同步 14

3.3.3样值同步 15

3.4同步技术的分类 15

本章小结 16

第4章同步算法 17

4.1SC算法 17

4.2Minn算法 19

4.3Park算法 20

4.4仿真结果分析 22

本章小结 24

总结与展望 25

参考文献 26

致谢 28

IV

第1章绪论

1.1引言

进入2l世纪以来，无线通信技术正在以前所未有的速度向前发展。

随着用户对各种实时多媒体业务需求的增加和互联网技术的迅猛发展，可以预计，未来的无线通信技术将会具有更高的信息传输速率，为用户提供更大的便利，其网络结构也将发生根本的变化。

为了支持更高的信息传输速率和更高的用户移动速度，在下一代的无线通信中必须采用频谱效率更高、抗多径干扰能力更强的新型传输技术。

在当前能提供高速率传输的各种无线解决方案中，以正交频分复用（OFDM）为代表的多载波调制技术是最有前途的方案之一。

纵观移动通信的发展史，第一代模拟系统仅提供语音服务，不能传输数据；

第二代数字移动通信系统的数据传输速率也只有9.6bit/s，最高可32kbit/s；

而我们目前所致力研究的第四代移动通信