物探数据无线采集网络中ofdm无线宽带通信系统的分析设计

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1、东南大学硕士学位论文到汇聚中心闻的数据传输。设计一个具备两层无线传输能力的采集网络，以进一步提高灵活性和移动性．§1．2课题的引出§1．2．1项目目标东南大学移动通信实验室承接的“物探数据无线采集网络的研究与设计”项目，其总体目标是设计一个具有两层无线传输网络结构的、实时高速率进行物探信息传输的数据采集网络。该采集网络将分布在一平方公里范围内的约三干个检波器所采集的地震资料信息通过采集站以无线方式传送到基站，并通过宽带多点无线骨干传输系统将多个无线基站与汇聚中心进行互联，网络的总体构成方案如图1．2所示。整套采集

2、网络基于全无线的传输方式，从而更加适用于大范围的野外流动工作环境。毒_丑一L心，=--⋯----LI-§1．2．2课题任务与研究内容构建该两层结构的无线传输数据采集网络涉及很多方面的技术问题，包括网络体系结构的设计，上、下两层无线传输系统的设计，无线采集网络通信协议的设计等等。本课题的任务主要是基于上述背景，研究该采集网络中无线基站与汇聚中一CJ,间宽带无线通信系统的技术方案，以及基带系统的关键技术与实现算法，并进行系统实现的具体设计与开发。物探采集网络中，基站将其分管小区内各采集站所采集的信息进行汇总，并传送给

3、汇聚中心。就一般性而言，尽管基站和汇聚中心彼此固定通信，但其间地形通常是较为复杂的，无线多径传输将普遍存在，因此选择并设计一种具有地形广泛适应性、抗多径干扰能力强的2第一章绪论无线传输方式是十分必要的。此外，根据项目应用目标，采集过程中每个检波器在一次爆炸中采集的逾震信息的数据量为192Kbits，以全网三干个检波器计算，系统每次爆炸采集数据的总量为57．6Mbits，这些数据要求在6秒钟之内通过无线基站传送至汇聚中心，所以基站与汇聚中心间的数据传输速率至少需满足每秒十兆比特的数量级；而当网络规模扩大时，检波器的

4、数量还要增加。因而系统要求的传输速率指标还会更高。所以，针对实际系统“海量”数据传输的要求，设计并选择一种适合高速率数据传输的高效传输技术也是十分重要的。在宽带传输中，传统的单载波传输方式其码间干扰(ISI)会严重影响系统的传输性能，为了对抗多径干扰，需要引入复杂的均衡算法，代价很大甚至难以实现。多载波调制(MCM)的思想，就是在此背景下提出的，目的是在不使用复杂均衡器时仍能实现高速传输。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)作为多载波调制技术中的

5、一种，由于其频谱利用率高，抗多径干扰能力强，而逐渐倍受瞩目．通过对采集网络中基站与汇聚中心间宽带无线通信系统的应用环境、性能需求进行分析，结合OFDM本身的技术特点，我们提出采用OFDM作为该无线通信系统的底层传输方式：并采用2．4GHz的传输频段，系统带宽可调。从而支持不同的传输速率。由于采集网络工作时无线基站、汇聚中心的位置较为固定，因此，系统研究中不必对移动性有特别要求，以降低实现复杂性：在相关信号处理算法设计时也主要针对固定应用环境，并在参考IEEE802．16d协议H的物理层传输标准的基础上开展了系统的

6、信号处理流程设计工作。在OFDM宽带无线通信系统的工程实现设计与开发中，为了有效的针对特定应用，方便今后对系统功能进行扩展，保证灵活性和可升级性，我们借鉴软件无线电的设计思想。采用了基于通用数字信号处理平台的硬件系统设计、并以软件编程的方式实现OFDM传输的技术方案。§1．2．3开展的工作针对课题的研究目标和任务要求，论文开展的工作内容包括：一在学习OFDM技术基本原理的基础上，针对OFDM传输系统的基本组成，结合目标系统的应用要求，对设计中所涉及的OFDM中某些关键问题进行了相应的研究。．．在借鉴IEEE802

7、．16d物理层传输标准及相关技术基础上，给出了OFDM系统的实现方案以及相应的基带信号处理流程；对系统的同步问题进行研究和分析；分析实际传输中可能出现的误差，给出相应的对抗措施，并对所提方法的性能进行了仿真研究．在此基础上。对所提系统方案的性能也进行了初步的评估。一提出OFDM无线宽带通信系统的硬件设计方案，开展基带系统的设计，实施硬件平台的工程开发，以及FPGA逻辑的设计和硬件电路调试等。一设计基于DSP的系统控制软件，并将所研究的OFDM基带信号处理算法在DSP上进行移植和优化，对系统软件的执行性能进行评估。

8、一实现通信系统软、硬件整合和运行联调，对基带信号处理系统的有效性进行测试。3东南大学硕士学位论文§1．3论文的安排本文一共分为六章。第一章简要介绍了项目的背景和目标、本人课题的任务与研究内容，以及开展的相关工作。第二章介绍了OFDM传输技术的基本原理与关键技术。并给出了OFDM通信系统的一般模型。第三章对OFDM通信系统采用的基带信号处理流程做了详细的阐述，并给出了其中关