ofdm系统中同步技术的研究和fpga实现

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1、中文摘要摘要近年来，正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术受到了日益广泛的关注，其由于子载波间的正交性、并行传输机制以及内在的良好抗多径性能等特性，在多径衰落信道中展示了很强的数据传输性能，具有非常广阔的应用前景。然而，OFDM技术对载波频率偏差、符号定时误差和相位噪声相当敏感，较小的同步误差即会导致系统的误码性能恶化，甚至于通信失效。因此，在进行OFDM接收机的同步模块设计时，需从时、频两个方面对载波频率偏差、符号定时误差和相位误差进行有效的估计和

2、补偿，尽可能减小同步误差对系统性能的影响。本文介绍了OFDM的基本原理、特点与优势。通过理论推导和MATLAB仿真详细分析了载波同步误差、符号定时同步误差和采样同步误差对OFDM系统性能的影响；分析了OFDM系统中符号同步误差对基于导频的信道估计的影响；从时域和频域两个方面，分析了粗符号定时同步、细符号定时同步和采样定时同步以及频率同步算法，并且提出了一种多径信道下的符号定时方法，并通过MATLAB仿真对各个算法的估计性能进行了详细的分析和比较。本文对带通采样理论进行了简单介绍，并对带通欠采样数字正交解调进行了详细的

3、数学推理，介绍了一种数字中频接收机的工程实现办法，该数字接收机具有较大的动态范围，较高的I,Q输出精度，采用的是带通欠采样进行中频采样，数字滤波法进行数字正交相干解调。最后根据系统同步性能要求，在充分考虑同步算法的性能和硬件实现复杂度的基础上，设计了一套完整的OFDM无线传输系统同步方案；详细描述了所设计的OFDM同步系统中各种同步算法的硬件实现结构，并且给出了部分硬件实现的ModelSim仿真和FPGA测试结果。关键词：正交频分复用，同步，多径信道I英文摘要ABSTRACTRecently,OFDM(Orthogo

4、nalFrequencyDivisionMultiplexing)techniquehasbeenpaidmoreandmoreattentionbecauseofitsstrongtransmissionabilityinwirelesschannels,whichcomesfromtheorthogonalpropertiesamongitssubcarriers,itsparalleltransmissionmechanismandinheritedstrongrobustnesstoISI(InterSymb

5、olInterference)inthemulti-pathchannel.However,OFDMsystemissosensitivetofrequencyoffset,timingerrorandphasenoisethatatinysynchronizationoffsetmayleadtothedeteriorationoftheBER(BitErrorRate)performanceofsystem,evencommunicationfailure.Asaresult,inordertoreducethe

6、effectsofsystemperformanceduetosynchronizationerror,frequencyoffset,timingerrorandphaseerrorneedtobeestimatedandcompensatedeffectivelyinbothtimeandfrequencydomainwhendesigningthesynchronizationmoduleofOFDMreceiver.Thebasictheory,distinguishingfeaturesandadvanta

7、gesofOFDMarepresentedinthisthesis.AdetailedtheoreticalanalysisandMATLABsimulationareemployedtodiscusstheeffectsoftimingoffset,carrieroffsetandsamplingoffsetonOFDMsystem.Andtheeffectofsymboltimingoffsetonchannelestimationwhichisbasedonpilotisalsopresented.Therou

8、ghsymboltimingsynchronizationalgorithm,finesymboltimingsynchronizationandsamplingtimingalgorithmandfrequencyalgorithmareanalyzedinbothtimeandfrequencydomain,andanewwayofsymb