ofdm系统定时与频率同步技术研究

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1、太原理工大学硕十研究生学位论文提出在OFDM符号之间插入循环前缀(CP)作为保护间隔，而不是使用空的保护间隔。他们把OFDM符号的循环扩展添加到保护间隔中，只要保护间隔大于信道的最大时延扩展，即使在色散信道上也能获得较好的正交性，增加了OFDM系统的抗多径能力。在消除符号间干扰的同时，保证系统在多径条件下仍能保持正交。至此，形成了我们现在广泛使用的OFDM的概念。OFDM技术的这两点突破是OFDM技术发展的里程碑，使得OFDM技术更加适合商用。在八十年代，人们研究如何将OFDM技术应用于高速调解器。进入九十年代以来，OFDM技

2、术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输。OFDM作为一种宽带无线传输技术的优势很突出，而且可以利用有效的新技术去修正和弥补OFDM的固有缺点，因而被广泛的应用于民用通信系统中。1995年欧洲电信标准协会(ETSI)制定了数字音频广播(DAB)的标准，这是第一个使用OFDM的标准，它可以提供与CD相媲美的音质。1997年基于OFDM的DVB标准也开始正式使用。同时在用户非对称环路应用中，OFDM被成功的应用到基于双绞线有线环境中，可以在1M带宽内提供高达8Mbit／s的数据传输速率。1998年IEEE802．11标准组经过多

3、次修改，终于决定工作在5GHz频段上WLAN的物理层接入方案采用OFDM技术，它可以提供6Mbit／s．54Mbit／s的数据速率，这是OFDM技术第一次被用于分组业务通信网中【31。一进入2l世纪以后，由于数字信号处理(DSP)技术的飞速发展，OFDM技术作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术，更加引起了广泛的关注。随着数字移动通信系统、个人通信技术、多媒体通信技术和扩频码分多址等近代通信技术的迅速发展，以及日益走向高速、综合、大容量业务的要求，OFDM技术的发展步伐加快，而且出现了许多新的研究领域和新的发展动向。

4、一是OFDM技术和其他多址技术的结合。二是OFDM技术和多天线技术相结合。总之，OFDM技术有着广阔的应用前景，具有极大的研究价值，作为4G的核心技术OFDM将会在下一代互联网和多媒体业务等多个方面得到广泛应用。’1．2正交频分复用技术的特点OFDM技术是一种多载波技术，采用多个正交的子载波来并行传输数据，并使用离散快速傅里叶变换技术实现信号的调制与解调，它的主要优点有【3】【4】：(1)频带利用率高2太原理工大学硕士研究生学位论文传统的多载波系统为了分离开各子信道的信号，需要在相邻的信道间设置一定的保护间隔，以便接收端能用带

5、通滤波器分离出相应子信道的信号，造成了频谱资源的浪费。OFDM系统各子信道间不但没有保护频带，而且相邻信道间信号的频谱的主瓣还相互重叠(见图1．1)，但各子信道信号的频谱在频域上是相互正交的，各子载波在时域上是正交的，OFDM系统的各子信道信号的分离(解调)是靠这种正交性来完成的。另外，OFDM的个子信道上还可以采用多进制调制(如频谱效率很高的QAM)，进一步提高了OFDM系统的频谱效率。单载波频谱曲线多载波频谱曲线图1-1单载波与多载波的频谱Fig．1·1Thespectrumofsingle-carrierwaveandm

6、ulti-carrierwave(2)抗多径干扰能力强，抗衰落能力强j由于OFDM系统均采用循环前缀(CyclicPrefix，CP)方式，使得它在一定条件下可以完全消除信号的多径传播造成的码间干扰，完全消除多径传播对载波间正交性的破坏，因此OFDM系统具有很好的抗多径干扰能力。OFDM系统采用多个正交的子载波并行传输数据，将速率很高的数据流经过串并变换后，调制到各个子载波上进行传输，这样在每一路上的数据速率大大降低了，可以有效抵抗频率选择性衰落。当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时，只有落在频带凹陷处子载波所携带的信息

7、受影响，其他子载波的信息未受损害，因此系统总的误码率性能好。(3)实现比较简单。当子信道上采用QAM或MPSK调制方式时，调制、解调过程可以应用IF兀忭FT技术完成。传统OFDM的实现需要多个调制解调器，电路十分复杂，限制了OFDM技术的使用范围。采用FFT／IFFT技术大大降低了OFDM的复杂性，设备简化易实现。在发送端采用了快速傅里叶反变换(IFFD，把频域的调制信号转化为时域的信号发送出3太原理工大学硕士研究生学位论文去。在接收端，通过快速傅里叶变换(FFD把接收到的时域信号转化为频域信号，然后进行判决解调，恢复频域的调

8、制信息。近年来，随着数字集成电路的迅速发展，DSP芯片的运算能力越来越快，出现了处理速度很快的IFFT／FFT专用芯片，更进一步推动了OFDM技术的发展。(4)易与多种接入方式结合使用OFDM系统很容易与其他多种接入方法结合使用，构成OFDMA系统，其中包括多载波码分多址MC