ofdm基带通信体系同步技术之fpga实现

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1、OFDM基带通信体系同步技术之FPGA实现第一章绪论1.1研究背景目前，世界上主要应用的数字无线通信系统主要是第二代（2G)移动通信系统，该系统主要是以数字式蜂窝为主要特征，为支持低速率的数据和话音而设计的，于20世纪90年代初走向商用。第二代移动通信系统主要由IS-136时分多址复用系统（TimeDivisionMultipleAddress,TDMA)、全球移动通信系统(GlobalSystemforMobilemunications,GSM)以及IS-95码分多址复用系统(CodeDivisionMultipleAccess

2、,CDMA)3个系统组成[i]。其中TDMA系统提供的传真业务与电路交换语音业务速率可达9.6kb/s的，最高可达40-60kb/s；全球移动通信系统可以提供两种速度的电路交换语音业务，分别为2.4-9.6kb/s和14.4kb/s,此外，全球移动通信系统通过应用增强型数据速率GSM演进技术(EnhancedDataRateforGSMEvolution，EDGE)和通用分组无线业务技术(GeneralPacketRadioService,GPRS)来实现分组交换数据业务，可提供高达384kb/s和144kb/s的速度；CDMA系

3、统可通过应用蜂窝数字分组数据(CellularDigitalPacketData,CD-PD)网络技术来提供19.2kb/s的数据业务，它具有能够提供峰值速率分别达为9.6kb/s和14.4kb/s的可变速率接入的优点。近年来，全球范围内3G商用网络规模持续增加，3G网络技术不断的成熟，覆盖业务日趋丰富，用户规模数量扩大，3G网络不断发展，已经从刚开始的起步期进入到了快速的发展期。截止到2006年10月，全球发放的3G许可证覆盖57个国家，共计164张。从3G商用网络来看，到2006年10月，全球商用的A网络有123个，IXev-

4、DO网络有53个，CDMAlx网络有174个，其中A网络和IXev-DO网络同比2005年分别增加了25个和23个。从3G用户规模来看，到2006年9月，A用户数达到8360万，IXev-DO用户数达到4360万，CDMAlx用户数达到1.94亿，其中A用户数和IXev-DO用户数比2005年分别增加了4140万和2140万。要是把A和EV-DO的用户数累计相加，则全球3G用户总数已经突破1亿户。1.2国内外研究现状随着现代社会高度信息化发展，全球通信服务业日新月异。宽带化、移动化、个人化的新一代宽带无线移动通信网络代表着未来信息

5、技术的发展方向，促使了移动通信与互联网的相互结合和发展。在我国，新一代宽带无线移动通信是目前少数具有国际竞争能力的高技术产业之一。未来15年，我国无线移动通信市场需求将保持快速增长，2020年，我国移动通信普及率将超过60%。在世界范围内，使用移动终端的用户数将超过30亿，每年的经济规模将超过3000亿美元。面对如此广阔的市场前景，伴随着第三代移动通信技术的逐步成熟，世界各国纷纷开始研究下一代移动通信技术ISJ。日本和韩国于2002年启动了面向B3G的研究计划。2005年，日本NTTDoo公司进行了无线通信实验，实现了IGbps的

6、无线通信系统。并且在2006年将调制方式由16QAM改进为64QAM，实现了多值化，同时将多天线阵列由4X4增加至6X6,并且借由这样的处理实现了2.5Gbps，系统带宽为lOOMHz，频谱利用率高达25bps/Hz，最大的移动终端速度为20km/h。接下来，NTTDoo又在2006年12月实现了l0km/h移动速度下的无线传输，峰值速率达到5Gbps，所使用的多天线数目为12[9]。2006年8月，韩国三星电子公司实现了静止时3.5Gbps，60km/h移动速度下100Mbps的无线传输系统。2007年，韩国电子通信研究院展示了

7、3.6Gbps的4G通信系统，并且实现了80个高清电视频道信号的转播以及FTP数据的高速传输。第二章同步技术2.1基于循环前缀的ML算法多径效应将会引起严重的信道间干扰（ICI),为了消除ICI，将每个OFDM符号后面；时间内的所有样值全部复制到OFDM符号前面的保护间隔内形成循环前缀（CP)，很显然这部分循环前缀与数据符号中的最后一部分数据有很大的相关性，基于这一特性，VandeBeek在1997年提出利用最大似然估计方法进行符号定时和载波频率的联合同步估计。它是利用循环前缀的相关性来完成检测的，是非数据辅助算法中的一种算法13

8、5][36]。基于循环前缀的OFDM的同步可以通过相关函数和功率函数的组合来完成，其迭代ML算法原理如下面公式所示，如图2-1所示，N代表OFDM符号的子载波数，L代表循环前缀的长度，添加CP后的OFDM符号的长度为N+L,观测区间为2N+L。同步