OFDM通信系统中同步方案的设计.docVIP

　　OFDM通信系统中同步方案的设计 第1章 绪论 1.1引言 早在40年前，柯林斯Kineplex提出了一种多载波传输的原理：进入的传输数据流的序列号的数据被调制到不同的载波上，用于并行传输。 [1]由常于1966年提出的，因为模拟滤波器的分离[1]，可以仅使用副载波，高复杂性的最早的想法OFDM技术，还没有被开发。到1971年，温斯坦利用离散傅立叶变换（DFT ）来实现多载波调制解调，奠定了实际的OFDM的基础上进行。在1980年，皮莱德提出的OFDM符号被插入循环前缀的保护间隔之间的[3]，同时消除了符号间干扰（ISI） ，从而使多径条件下的系统仍然是正交的。因此，基于OFDM技术现代无线通信系统的基本架构的形成现在被广泛使用。到20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，以及开发更高速率更高的质量和更多的灵活性，以不断追求通信手段的人在世界上的研究热潮掀起的OFDM 。 在21世纪，无线通信技术正在向前推进以前所未有的速度[ 3 ] 。随着用户需求的增加，适用于各种实时多媒体服务和互联网技术的飞速发展可以预见，移动通信技术的未来将有一个更高速率的信息传输，为用户提供更大的方便，网络结构将根本性的变化[ 4 ] 。普遍的看法是，下一代无线通信网络将基于一个统一的IPv6报文交互，为用户提供超过100Mbps的/ s的峰值速率[ 4 ] ，并且可以支持用户在各种无线通信网络的无缝漫游的新网络。为了支持更高的信息传输速率和较高的用户速率，下一代无线通信，必须使用一个更高的频谱效率，新的传输技术的更强的抗多径干扰[5]。在目前的传输速率高的可以用于正交频分复用（OFDM）作为多载波调制技术的代表提供了多种无线解决方案是最有前途的解决方案之一。在整个移动通信的发展历史，第一代模拟系统仅提供语音服务，数据不能被发送;第二代数字移动通信系统的数据传输速率仅为9.6bit /秒，最多32K比特/秒：第三代移动通信系统数据传输速率高达2Mbitts ，而我们目前正致力于研究最多的10Mbit / s到20Mbit / s的第四代移动通信系统[ 6 ] 。虽然第三代移动通信可以是几千倍，比目前的传输速率更快，但仍不能满足多媒体通信的未来需求，提出，我们希望能提供更大的带宽，以满足需求的第四代移动通信系统。 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