OFDM同步方案设计.docVIP

　　OFDM同步方案设计 第1章 绪论 1.1引言 早在40多年前，Collins Kineplex就提出了多载波传输原理：即将串行传送的数据分成若干个数据流，分别调制到不同的载波上，进行并行传输。OFDM技术的思想最早在1966年由Chang提出[1]，由于当时只能使用模拟滤波器分离子载波，复杂度较高，一直没有发展起来。到1971年，的实用化奠定了基础。1980年，Peled提出在OFDM符号之间插入循环前缀作为保护间隔[3]，在消除符号间干扰(ISI)的同时，使系统在多径条件下仍能保持正交。至此，形成了现在广泛使用的基于OFDM技术的现代无线通信系统基本构架。到世纪90年代，随着数字信号处理(DSP)技术和超大规模逻辑集成电路(VLSI)技术的发展，以及人们对更高速率更高质量和更多灵活性的通信方式的不断追求，世界上掀起OFDM的研究热潮。 进入21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，未来的移动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。目前普遍的观点是，下一代的无线通信网络将是基于统一的IPv6包交换方式，向用户提供的峰值速率超过100Mbit/s[4]，并能支持用户在各种无线通信网络中无缝漫游的全新网络。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，最高可达32kbit/s：第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbitts；而我们目前所致力研究的第四代移动通信系统可以达到10Mbit/s至20Mbit/s。虽然第三代移动通信可以比现有传输速率快上千倍，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需求。 1.2 OFDM 及其同步技术的国内外发展现状介绍 1.2.1 OFDM 通信系统的国内外发展现状介绍 OFDM通信技术是一种多载波传输技术，多载波传输的思想可以追溯到 20世纪 60 年代，从那个时间开始，逐渐有人开始提出并行化传输信息的思想。早期提出的OFDM系统是利用正弦发生器组和相关解调器组实现，这种设计既复杂又昂贵，因此只被应用于军方高频通信中。为了解决这个问题， 调制解调过程中，并且提出一个完整的OFDM通信系统包括基于 DFT的OFDM 信号产生、在多径信道环境下添加循环前缀等过程。而随着FFT 技术的发展，利用FFT的专用硬件设备即可实现全数字式OFDM 系统，这样就完全避免了OFDM调制时所需要的大量正弦波发生器组和相应的解调器组。 到 20 世纪 80 年代，OFDM技术已经被广泛用于高速调制解调器、精密测量以及数字移动通信等领域[5]。Hirosaki 等人探索了基于 DFT、多阶 QAM 的OFDM系统，在此阶段，利用 OFDM 技术研制用于网络的多速率调制解调器。1985年，L.J.Cimini 模拟与分析了OFDM技术在数字移动通信中的性能，显示出在突发性瑞利衰落信道环境下OFDM系统比单载波系统具有更好的抗衰落性能。1988 年，D.Decker 将网络编码技术引入到OFDM系统中，并以此获得美国国家发明专利。从 20 世纪 90 年代开始，随着 DSP 和专用集成电路的高速发展，以及对OFDM相关技术研究更加深入，妨碍 OFDM实现的技术瓶颈已经不复存在。特别是随着无线多媒体通信的快速发展，OFDM 技术被认为是实现高速无线数据通信的最优选方案，得到了非常广泛的应用。 进入 21 世纪，全球无线移动通信界研究最为热门的无非是长期演进技术（LTE）。目前，LTE 已经在欧洲部分地区实现商用，而在中国部分城市也在试点商用，LTE 的下行链路使用 OFDM调制，通信带宽可以达到 20MHz，支持城市、山区等多种信道环境，支持通信终端在高速交通工具上使用，完全实现移动多媒体通信技术，为民众生活带来方便。 而在未来的宽带通信系统研究中，OFDM 技术必然是一种关键技术，而OFDM基于与其它技术所结合的系统也会成为研究热点，比如 MIMO-OFDM、Multi- Band OFDM 等技术，以及OFDM技术与 CDMA 技术在优势互补后产生的一些新技术也将会是研究的热点。 1.2.2 同步技术的国内外发展现状介绍 一直以来，研究同步问题是研究基于OFDM技术的通信系统的重点问题。有很多文献都提出了一些用于定时同步