OFDMmatlab仿真-OFDM matlab仿真.pdf

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2008年第11期，第41卷总第203期通信技术 Communicat ions Techn0109y V01．41，No．11，2008 No．203，Totally 0FDM系统设计及其Mat lab实现丁龙刚 (南京工业职业技术学院电气与自动化系，江苏南京210016) ?【摘要】文章对OFDM系统调制与解调技术进行了解析，得到了OFDM符号的一般表达式，给出了OFl)bl系统参数设计公式和加窗技术的原理及基于IFFT／FFT实现的OFDM系统模型，阐述了运用IDFT和DFT实现OFDM系统的根源所在；对Turbo 码一0FDM系统进行了Matlab仿真，并根据特性曲线得出了相关结论。【关键词】OFDM系统；关键参数；加窗技术；系统仿真【中图分类号】TN911．22 【文献标识码】B 【文章编号】1002—0802(2008)11—0063—03 System Design and Matlab Realization of OFDM DING Long——gang (Nanjing Institute of Industry Technology．Nanjing Jiangsu 210016，China) [Abstract]This paper analyzes the modularion and demodulation of OFDM system,obtaining a general expression of OFDM mark，and giving the design formulas of system parameters，principle of windowing technique，OFDM system model based on IFI可／H叩。the origin which achieves the OFDM system by using IDFT and DFT．And Matlab simulation of Turbo Code-0FDM system is implemented，and a relative conclusion is acquired according to the characteristic curves． [Key words]OFDM system；essential parameter；windowing technique；system simulation 1 0FDM系统调制与解调解析积分，即可获得相应的发送信号以。实际上，式(2)中定以t=f．为起始时刻的OFDM符号可以表示为：义的OFDM复等效基带信号可以采用离散逆傅里叶变换 s(f)=∑4rect(t-t,-t／2)exp(j2nff(t一‘)，‘≤f≤轳L I=0 (1) (1)式中，Ⅳ为子载波的个数：丁为0FDM符号的持续时间； t(f=0,1，…，N一1)为分配给每个信道的数据符号；石为第f个子载波的载波频率；rect(D为矩形函数，rect(f)=1，I t l≤ (1DFT)来实现。令式(2)中的‘=O，t=KT／N(k=O，1，…，Ⅳ_1)，则可以得到：轳％= 芝4exp卜萼]， ≤Ns(kT／N)= ∑4exp卜等l， O丹‘。 (2) 运算，把频域数据符号d，变换为时域数据符号&，经过载波式(2)的实部和虚部分别对应于0FDM符号的同相和正交分调制之后，发送到信道中；在接收端，将接收信号进行相干量，实际应用中可以分别与相应子载波的COS分量和sin分解调。然后将基带信号进行N点DFT运算，即可获得发送量相乘，构成最终的子信道信号和合成的OFDM符号…。的数据符号Z。实际应用中，可用快速傅里叶变换在接收端对应OFDM解调，其第k路子载波信号解调过 (FFT／IFFT)来实现OFDM调制和解调。Ⅳ点IDFT运算需要程为：将接收信号与第后路的解调载波expf一如型；型，1相』＼／乘，然后将得到的结果在OFDM符号的持续时间丁内进行实施Ⅳ2次的复数乘法，而IFFT可以显著地降低运算的复杂度。对于常用的基2IFFT算法来说，其复数乘法的次数仅为 (N／2)l092(N)。收稿日期：2008-04—09。作者简介：丁龙刚(1961一)，副教授，高级工程师，主要从事移动数字卫星通信系统方面的研究工作。 63 万方数据

2加窗技术 OFDM码元周期为r，，以为保护间隔。一个OFDM复值基由式(1)、式(2)所定义的OFDM符号存在的缺点是功带码元可以表示为：率谱的带外衰减速度不够快。技术上，可以对每个OFDM符号进行加窗处理，使符号周期边缘的幅度值逐渐过渡到零。 s。(r)=∑St①t(f)。 ^-O (6) 经常被采用的窗函数是式(5)定义的升余弦窗： Io．5+o．5COS('t+打∥(B瓦))，0st≤13 l， ∞(f)={1．o， B丁，≤t≤C， 10．5+o．5cos((f一正)兀／(B t))，瓦sf≤(1+B)I。 (5) 式(6)中的信号以1／A(At=r／Ⅳ)的速率从时刻丁。开始采样，所得的Ⅳ个样本为： JM=咒(疋+nAt)=专∑s卢口枷，‘枷’ Y』I=0 · N-l =而1∑s席脚ⅢⅢ’ N』I=0 (5)式中，r表示加窗前的符号长度。而加窗后符号的长度应该为(1+p)Z，从而允许在相邻符号之间存在有相互覆盖的 · _Ⅳ一l =而1∑s一肭Ⅲ，k=-O，l，…*l。～j k=O ’(7) 区域。在实际系统中，经过加窗的OFDM符号的产生过程为：显然，这Ⅳ个样值{如[疗mN；-。I与序列S={&}删N-1的IDFT，除首先，在^0个经过数字调制的符号后面补零，构成Ⅳ个输入了系数外完全一样。由于对每个连续OFDM码元采样Ⅳ个样值序列，然后进行IFFT运算；将IFFT输出的最后Tprefix 样本，正好满足Nyquist采样定理，所以可以通过这些样值个样值插入到OFDM符号的最前面，将IFFT输出的最前面的重构原始的连续信号。这样样值可以通过IDFT来得到，这 TpostfLx个样值插入到OFDM符号的最后面；接下来，将 OFDM符号与式(5)定义的升余弦窗函数∞(幻时域相乘：最后将经过加窗的OFDM符号延时瓦，与前一个经过加窗的就是用IDFT和DFT可以实现OFDM系统的根源拉’。 4 0FDM系统参数及设计公式 OFDM符号相加。应当指出，式(5)中B值的选择要适当，首先确定信道带宽、信道时延特性和数据传输率这三个如对于64个子载波的OFDM符号，可取0=O．025。萎冁堰蝈固一斟《据叶戳戮摊烈删 … 万方数据参数，在此基础上得到其他几个关键参数。假设：髓表示数据传输率，∥表示信道带宽，f缸表示信道的最大时延。这里定义：(1)Ⅳ。为一个OFDM符号中子载波个数；(2)T 为有效码元宽度；(3)af为子载波间隔：(4)忍。如。为OFDM 的符号速率；(5)Ⅳ洲为一个OFDM符号含有的采样点数； (6)Ⅳ肿为ⅢF聊FT的运算点数；(7)虬为保护间隔含有的点数。根据推导和经验，确认有以下一些关系式： (Ⅳ。+1)·afaW，af=I／T，^0叫=^rFFT+^l， ‰=‰·÷，‰M=1／‰。 l J s 数据传输率髟和OFDM符号速率的比值表示了一个 OFDM符号传送的比特数，即％=玛／‰。‰为各个子载波上映射的比特数之和，为了简单起见，假设每个子载波使用一样的编码方式(码率为尼)、一样的调制方案(M 进制，每个星座点映射k=log，M比特)，那么每个子载波上携带的信息比特数％=k·足，同时有：飞·N。=N抵简单的推导，可以得到： I r／b‘虬=玛叮+巧)， {(虬+1)／r“职 l‘≥‰。需要注意的是，确定￡的大小很关键，它取得越大，就越有利于消除子信道间干扰(ICI)和符号问干扰(ISI)p】，但是￡越大的，也会降低频谱利用率，带来发送功率和信息速率的损失，所以限定正≤T／4；其次，通常使用基2或者基4的FFT／IFFT来实现OFDM的调制和解调，所以～般限定Ⅳ胛∈{64，128，256，512}，并且为了更好的利用Turbo码的交织增益，我们希望Ⅳ脚尽量大些；系统在采样接收信号时，

罴菇菇矗QPSK,答16QAM, ，。l鹦篓主慧胁㈣Ⅲ+ 躺蒜莓j蔓裟丢嚣％，Nt删<--5Nrrr／4 (3)N肿≥％(也+1)；‘4’嘞∈¨b岛而1p一要考虑信道的衰落速率，一般的'蛋水们’砸…”… 嚣◆圜，仿真方框图一10冀：王4。二三兰耋：为9．4邙时误码率达到。酽，图3中一．兰譬凳毫篙然耋亲毛薯oB鬣恭蒜赫磊№ 篓型的笺篡嚣戮磊嚣蒜?一佚坏…“ 码后，在接收端性能得到明显的警竺：一．跽／dB 图3采用Turb。码时oF嘶性能仿真特性曲线誊DM熏3G4G—OFDM 磊嘲。今后对 oF 已在、等现笆翌要苎凳：罢：矢鑫；妄得雩瓣显翳篷粼蠹銎甏蠹柔嚣蓼鲐锄虮从”啾“ 的研究专警置：竺：：笋淼磊矗DM Ⅲ眦唧ur nos咖．Tm。弋。d。：，：￡：蛳1∞SSl弋二：。二 Channel[J]·IEEE。㈣8a。…。一 Nonlinear 【1]王金龙，王垦贵．无线趣宽带(删B)避佰脉强14”“～。一捌黧嚣蝴郴触黼：』民邮电掌氅’．竺：^I呻ulseradi。：脚it删ks【JL唧【2]胁岫sch01tz“_Imp“se乏≮38． Co删aunicat。ions㈧Let^tDersch,删1998,溢：ionforUl”a-Wideb剐 ∞mc鲫唑‘誓≯∞翼¨8：“=盏倒棚s COll锄Unications【J]·1EEE】OUlqlBl“…… ：…tca小ns,2002'h翌?=…伽¨tnuer…m ⅢRdilmaghani I G．Ch愁：苗三。二s Letters,z似 wjdeband pulse transmitters吣“…一万方数据

OFDM系统设计及其Matlab实现作者：丁龙刚， DING Long-gang 作者单位：刊名：南京工业职业技术学院电气与自动化系,江苏南京,210016 通信技术英文刊名： COMMUNICATIONS TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2008，41(11) 1次被引用次数：参考文献(5条) 1.Nikopour Hosein Turbo-Coded OFDM Transmission Over a Nonlinear Channel 2005(04) 2.Takeshita O Y.Fossorier M P C.Costel lo D J Jr A new technique for computing the weight spectrum of turbo codes 2000(05) 3.Li Ye Pilot-Symbol-aided Channel Estimation for OFDM in Wireless Systems 2000(04) 4.传特.肖明波通信系统仿真原理与无线应用 2007 5.张德纯.王兴亮现代通信理论与技术导论 2007 相似文献(10条) 1.学位论文曹若云 OFDM系统中峰均功率比的研究 2007 正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)具有抗多径衰落能力强、频谱效率高、可用快速傅立叶变换进行基带实现和简单的频域均衡等优点，因而己成为高速无线通信系统中经常采用的一种技术。但是，OFDM系统的主要缺陷之一是信号具有较高的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)，当OFDM信号通过线性范围有限的高功率放大器时，容易造成信号的非线性失真，从而导致系统的误码率性能下降和带外能量泄露。因此，本文针对OFDM系统中的峰均比问题进行研究，在分析和总结前人研究成果的基础上，提出了如下三种降低OFDM信号峰均比的算法，其主要内容为： 1．非线性压缩扩张方法是降低OFDM信号峰均比的一类重要方法。本文对现有的几种具有代表性的压缩扩张方案进行了深入的研究，在对其进行理论推导和分析证明的基础上，修正了其中关键参数的取值；并提出了一种新的非线性压缩扩张方案，该方案在保证压缩扩张变换前后信号的平均功率不变的同时，能够将OFDM信号的振幅从所服从的瑞利分布变换为线性分布，这样适当地增大小振幅信号出现的概率，同时减小大振幅信号出现的概率，从而达到降低信号峰均比的目的。理论分析表明，新的压扩方法能够在保持原信号平均功率不变的情况下使峰均功率比降低到7.8dB以下。仿真结果也验证了有关分析，结果表明新方案在降低峰均比和系统误码率之间达到了较好的折中，具有较高的实用价值。 2．为了进一步降低本文提出的新压缩扩张方案的误比特率，减小带外功率辐射，本文在前人提出的受限剪波方案的基础上，将压缩扩张与受限剪波相结合，提出了一种新的低复杂度受限压扩方案。该方案首先对OFDM信号在时域内进行非线性压扩，然后在频域对其进行带内和带外处理，最后再变换成时域信号传输。仿真结果表明，与单纯的非线性压扩方案相比，采用新方案能够达到改善系统性能的目的；同时，与单纯的受限剪波方案相比，可以避免参数选择所需的大量尝试和运算，而且信号的平均功率在系统处理过程中保持不变，其结构简单，易于实施，实用性强，其代价是系统的峰均比性能略有下降。 3．用来降低OFDM信号峰均比的另外一种传统方法是部分发送序列(PartialTransmit Sequence，PTS)，该方法的主要缺陷在于系统需要进行大量的复杂运算。本文在分析PTS-OFDM系统的基础上，提出了一种新的自适应冗余序列方法。通过预先设定PAPR性能门限并自适应地调整系统参数的取值，新方案可以在保证系统具有较好的PAPR性能的前提下，有效地降低冗余序列方法的运算复杂度，大大节约了系统的运算开销。仿真结果验证了上述方案的有效性。进一步研究表明，该方案也可推广应用于选择性映射方法。 2.学位论文王勇无线通信OFDM系统信道均衡技术研究 2005 当前，随着Internet商用化所带动的视频、音频及数字通信技术的发展，人们对无线通信寄予了更高的希望。宽带化、分组化、综合化、个人化的未来无线移动通信系统，使实现“全球信息村”这个美好愿望的蓝图正不断地清晰起来。正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequency- DivisionMultiplexing)调制技术以其高效的频谱利用率、超强的抗多径和噪声能力、适宜于高速传输、灵活的信道调制及功率分配能力、低廉的成本等突出优点，在众多通信领域得到广泛的应用，已经成为下一代无线移动通信传输标准的主要候选技术。然而，这一目标的实现仍然面临着许多的技术挑战，存在着大量的问题有待解决。由恶劣无线传输信道所引起的信号幅度、相位的畸变等因素会严重影响无线通信系统的性能，为了解决这一问题，本文深入研究了无线通信OFDM系统的信道均衡技术。作为论文分析的前提和基础，本文首先提出了一套无线通信OFDM系统的整体信道均衡方案，研究内容主要涉及：自适应信道估计、信道软判决译码、信号高峰平比抑制、相位噪声补偿、Turbo均衡技术等几个方面。 1.文章综合考虑了无线OFDM系统接收机所面临的各种广义非理想传输信道因素，提出了一套无线通信OFDM接收机信道均衡器的整体模型方案。 2.分析提出了基于频域导频频域内插(FPFI)无线OFDM系统的自适应信道内插估计的若干算法和模型，具体包括： ·针对线性内插算法对符号定时偏移与载波频率偏移比较敏感的特性，提出了一种基于相位补偿的非理想同步因素抵消内插估计算法； ·提出了一种经简化的低复杂度自适应二维Wiener滤波信道内插估计模型； ·均衡器的自适应性必须建立在良好的信道信息检测之上，基于此要求改进提出了三种基于传输信道模型化参数的信道状况检测方法。 3.分析提出了无线通信OFDM系统均衡器关于对抗特殊信道环境干扰及非理想传输因素的若干算法和模型，具体包括： ·改进提出了脉冲噪声条件下防止导频错误扩散的信道估计安全策略； ·提出了一套基于信道检测的OFDM系统自适应信道软判决译码方案，包括自适应信道状态信息CSI提取及动态同频信道干扰CCI的检测擦除算法； ·针对OFDM信号的高峰平比问题，在不增加系统传输冗余度的条件下，利用信道估计频域导频，改进提出了一种基于部分传输序列的PTS-OFDM系统调制解调算法实现方案。 4.分析提出了无线通信OFDM系统中关于由本地振荡器所导致相位噪声自适应补偿技术的若干算法和模型，具体包括： ·提出了旨在提高无线OFDM系统抵抗相位噪声能力的OFDM系统关键参数的优化与设计准则； ·研究分析了两种分别基于数据符号直接判决模式和基于已知导频信号模式的公共相位噪声(CPE)频域估计算法方案； ·研究分析了两种分别基于OFDM符号CP前缀和信号正交基分解的相位噪声时域跟踪算法与调节模型。 5.研究分析了Turbo信道均衡器的基本原理，推导了基于MAP最大后验概率和干扰消除的SISO信道均衡算法，并给出了性能仿真结果。为了提高信道均衡算法在OFDM接收机中可适用的性能，本文首要强调了算法的可靠性与高效性；其次，算法在工程中的可适用性是本文所关注的另外一个重要问题。本文所提算法的应用范围广泛，其中大部分算法已在西安电子科技大学提起申请国家数字电视地面标准的BDB-

T(BroadbandDigitalBroadcastingforTerrestrial)方案样机系统中实现，并通过了各项实验室内与实际的场测验证，均取得了良好的测试效果。 3.学位论文王兆辉 OFDM系统中的信道编解码 2003 正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术是在尽量提高频谱利用率的背景下被提出来的,经过几十年的发展,它作为一种频谱利用率高,抗码间干扰能力强的多载波调制技术,成为当今高速无线通信领域中的研究与应用热点,并被确定为下一代无线宽带多媒体通信系统的核心技术之一.本文着重研究OFDM系统中的信道编译码,完成了DSP中的实现和Matlab仿真.文中介绍了课题背景和OFDM的发展史,描述了OFDM技术的原理和其中的关键技术,包括用IFFT/FFT实现调制解调,加入循环前缀.由此对整个OFDM系统的构成有了初步了解,认识到信道编译码的作用.文中介绍了两种码型 :卷积码和Turbo码.详细讲解了卷积码编码及其Viterbi译码算法,和Turbo码编码及其几种SISO译码算法,包括MAP、Log-MAP、Max-Log-MAP和SOVA算法.本文介绍了2类现有的典型的OFDM系统中的信道编码方案并比较它们的不同,同时结合本课题的应用环境,确定了本课题的卷积码编码方案.本文主要工作是实现OFDM通信演示系统中的信道编解码模块.文中介绍了以DSP为硬件平台,实现编码方案的步骤,也就是DSP代码的开发、调试和优化的过程,对程序优化方法和优化前后的性能差异作了讨论.文中对Turbo码的性能作了分析,通过Matlab仿真得出性能曲线,讨论了几种关键参数对性能的影响,从而明确了 Turbo码的设计方向,可以作为下一个编码方案应用于OFDM通信演示系统中. 4.期刊论文孟祥初.张海林.Meng Xiangchu.Zhang Hailin 影响预失真OFDM系统的关键参数IBO阈值的研究 -电子科技2005(12) OFDM系统的一个主要缺陷就是峰平比过高引起的高功率放大器(HPA)的非线性失真.该文研究了当使用预失真器进行补偿时,系统的接收误码率BER随 HPA的输入回退IBO值变化而产生的性能改变,从而给出系统性能有效改善时,HPA的IBO阈值. 5.学位论文何凌基于MIMO-OFDM系统的收发信机设计与分析 2006 在未来的宽带无线通信系统中，存在两个严峻的挑战：多径衰落信道和低频谱效率。正交频分复用(OFDM)通过在频域内将频率选择性多径衰落信道转换为平坦信道，减小了多径衰落的影响。多入多出(MIMO)技术通过在空间产生相互独立的并行无线信道，同时传输多路数据流，能有效地提高宽带无线通信系统的传输速率，即在不增加系统带宽的情况下增加频谱效率。因而，在宽带无线通信系统中将OFDM 和MIMO 两种技术相结合，将能够实现更高的频谱利用率和更高传输可靠性。本文介绍了当今无线通信的发展情况和一些极具发展潜力的新技术。在对MIMO 技术的基本原理、几种简单实用的发射分集和接收分集技术作简要介绍的基础上，对接收分集技术中的最大比率接收合并方案进行了较详细地讨论，给出了此方案的计算机仿真结果，并对仿真结果作了简要的分析。基于MIMO 系统的收发信机，从射频硬件结构上说是一个多通道的射频收发信机。在文中详细讨论了射频收发信机中的一些关键参数(如发射功率，噪声系数，接收灵敏度等)，给出了这些参数的相关计算方法，分析了这些参数对宽带无线通信系统的工作指标影响。另外，本文从射频电路设计的角度，着重介绍了某基于MIMO-OFDM 系统的射频接收机工作原理、组成结构、工作流程及实现方法。详细讨论了射频接收机中的功率放大器、上/下变频器、低噪声放大器和TDD 开关等关键器件的设计方案。对接收机调试过程出现的问题进行详细的理论分析，并给出了具体的解决方案。最后，对收发信机的测试结果进行了简要理论分析，将测试结果与收发信机的ADS 仿真结果进行了比较，从理论上分析存在差异的原因，对将来射频收发信机的设计、改进提出了有益的建议。 6.学位论文王润荣 WiMAX基带处理中降低峰均比的FPGA设计与实现 2008 WiMAX(全球微波接入互操作性)是基于IEEE802.16标准宽带无线接入城域网的一种通讯协议，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。WiMAX的核心技术是OFDM，OFDM具有较高的频谱利用率，且在抵抗多径效应、频率选择性衰落或窄带干扰上具有明显的优势。但也存在着一些明显不足，比如峰值平均功率比较大，信道估计算法复杂等问题，其中峰值平均功率比问题是OFDM应用中的一个致命不足。本文以WiMAX系统基带发射机应用为背景，主要研究了一种WiMAX基带处理中降低峰均比的新方法——预留子载波法(Tone Reservation)，该方法采用OFDM系统中预留子载波改善峰均比。同时文中对降低峰均比的FPGA设计与实现过程进行了详细的说明，此外本文还搭建了基于MATLAB语言的降低峰均比的OFDM链路定点仿真平台，对影响峰均比的一些关键参数进行了仿真比较，确定在OFDM系统中降低峰均比的最佳参数。 7.期刊论文郭衍莹 OFDM系统的关键参数指标和测试技术 -电信科学2004,20(10) 0FDM(正交频分复用)被称为是未来移动数据通信的核心技术.本文详细讨论0FDM系统的关键参数、测试指标以及相关的检测技术. 8.学位论文张丙峰基于宽带无线信道的多载波调制理论与技术研究 2008 为实现未来宽带无线信道下的高速率的可靠传输，多载波调制技术因其良好的抗多径能力和克服码间干扰(ISI)的能力而获得了深入研究和广泛应用。以正交频分复用(OFDM)为代表的多载波调制技术已经被多个标准采用，并作为第四代宽带移动通信(4G)系统的备选关键技术之一。然而，由于采用了子信道重叠的信道分割技术，OFDM在提高了频谱利用率的同时也存在一些内在缺点，如它的正交性在传输中易受破坏，引起了符号干扰和子信道间干扰，降低了系统性能，从而需要大量的开销(循环前缀(CP)和虚载波等)、较为严格的载波与定时同步等来保证系统性能。针对OFDM的这些问题，本文研究了一种新的多载波调制技术--滤波多音调制(FMT)技术及其在宽带无线通信中的应用。滤波多音调制是基于滤波器组(filter banks)的多载波技术。采用了子信道不重叠的信道分割技术，子信道具有很高的频谱约束性，对系统频率偏差不敏感，从而克服了OFDM易受频率偏差影响的弱点。但由于采用了不满足理想重构条件的有限冲激响应(FIR)滤波器作为子信道滤波器，FMT系统引入了码间干扰(ISI)，因此系统接收端需要引入子信道均衡技术，以消除滤波器组的影响。本文系统介绍了FMT基本概念。由于FMT是基于滤波器组调制的技术，因此我们从多采样率数字信号处理和滤波器组技术的角度，对FMT的基本概念进行了描述，给出了严格采样FMT系统和非严格采样FMT系统的有效实现形式。搭建了完整的FMT仿真实验系统，通过该系统全面研究了影响FMT系统的一些重要参数和各种算法实现。在FMT系统中，影响系统性能的关键参数是原型滤波器的性能。本文对FMT系统滤波器组的设计进行了系统的研究。由于FMT系统性能与滤波器组的性能息息相关，因此滤波器组的设计成为FMT技术的关键之一。根据FMT的特点，提出FMT系统中滤波器组设计的几项性能指标，给出满足这些指标的滤波器设计方法和实例，同时创新性地提出了一种优化的FMT原型滤波器的设计方案。仿真试验表明，采用该准则设计出的原形滤波器与其他方法相比具有较高的可达比特率和较好的误比特率性能。从多采样率数字信号处理和滤波器组技术的角度给出了严格采样FMT系统和非严格采样FMT系统的有效实现形式。对FMT和OFDM两种多载波调制从不同的方面进行了比较。不采用均衡技术的非严格采样FMT系统的性能进行了仿真。 FMT技术能否应用于无线信道环境下的首要问题之一，就是其同步系统的复杂度问题。因此，我们对FMT在同步系统进行了详细研究。分析了定时偏差、频率偏移和相位偏差对FMT系统的影响，对比OFDM系统的同步性能。对FMT系统的同步算法进行了仿真。考察了多径对FMT系统的影响。研究多载波传输系统常见定时算法和FMT传输系统的定时算法，对现有的定时算法进行改进，提出了新的FMT定时同步算法，并分析了其性能。仿真结果表明，全盲估计的相关算法不需附加数据，提高了系统的频谱效率。改进的H.Minn算法结构简单，额外开销小，仅需一个训练符号，而且抗多径能力强，定时估计精度较高。对于多载波传输系统的载波频率同步技术，设计了一种基于训练符号的FMT突发传输系统载波频率捕获方案，并分析了其性能。仿真结果表明，采用辅助数据的频率同步算法，改进了SCA算法，仅用一个训练符号完成频率同步。这就使得训练序列的冗余降低一半，而且在快衰落环境中更具有鲁棒性，尤其适用于类似WLAN的突发数据传输的应用环境。信道均衡的设计。因为FMT系统(尤其严格采样FMT系统)是采用频带严格受限的滤波器组实现的，由于实际应用中不满足完全重建条件，因此不可避免地引入了ISI。而有效克服ISI的方式是均衡技术。本文根据FMT的特点提出不同的均衡方案，并通过仿真实验比较它们的性能，提出不同环境，不同要求下的不同的均衡方案，同时研究了基于辅助数据均衡(DAE)技术，创新提出了结合因子图的DAE二次判决算法，将其应用于FMT中，取得了良好的均衡效果。针对FMT系统内的ISI问题，提出了高效的MMSE－DFE均衡方法，并研究了用预编码(THP)在FMT系统中的应用，并仿真了THP在FMT系统中的性能。将网格编码与预编码结合，考虑网格预编码带来的编码增益和成形增益，仿真得到了其在多径衰落信道中的性能。以PSK和QAM为调制方式，比较了FMT中 MMSE-DFE、THP及网格预编码在AWGN和多径衰落信道环境中的性能，在保证不扩展带宽和传输速率不变的情况下，提高了FMT系统的性能。信道估计算法。宽带无线信道下的突发数据传输一般采用基于导频符号的信道估计方法。本文在研究了OFDM基于导频序列的信道估计的算法的基础上，结合FMT系统的特点，将基于导频符号的信道估计算法应用到FMT系统中。提出并验证了基于导频符号的时域LS信道估计算法、频域LS和LMMSE信道估计算法和时频二维信道估计算法在FMT信道估计中的性能，给出了两种不同的实现结构，并基于该结构将信道估计结果用于FMT子信道均衡器中，取得了较好的实验结果。研究表明FMT系统完全适合插入导频的信道估计方法。估计性能稳定，效果较好。论文的创新点包括：

　　(1) 本文提出FMT系统中滤波器组设计的几项性能指标，给出满足这些性能指标的滤波器设计方法和实例。提出了一种优化的FMT原型滤波器的设计方案。由于原有提出的一种FMT的优化设计方案，其方法仅仅适用于严格采样的FMT系统。本文给出的FMT原型滤波器优化设计的一般准则及优化算法，不仅适用于严格采样的FMT系统，而且适用于非严格采样的FMT系统。　　(2) 论文完成了FMT系统相关的均衡器的设计，就FMT的特点提出不同的均衡方案，并将预编码和网格编码技术应用到FMT系统，保证不扩展带宽和传输速率不变的情况下，提高了FMT系统的性能。特别是将基于辅助数据的均衡技术引入FMT系统，创新性地提出了结合因子图的辅助数据的均衡算法，解决了其物理可实现问题。　　(3) 研究了FMT系统的同步性能，并与OFDM系统进行比较。分析了定时偏差、频率偏移和相位偏差对FMT系统的影响，对比OFDM系统的同步性能。　　(4) 通过研究OFDM系统的信道估计算法，给出了适合FMT系统的基于导频的信道估计方法。通过仿真实验得出结论，FMT系统非常适用基于导频的信道估计方法，估计性能稳定。应指出，将FMT技术应用到宽带无线通信系统中，仍许多问题有待于进一步研究，例如： 1.FMT峰均比问题的研究。众所周知峰均比过大是制约OFDM在高速无线通信领域应用的主要问题之一。FMT技术是否存在峰均比问题呢?如果存在，该如何克服?直观来看，FMT由于采用的子信道数较少(32，64，128等)，其峰均比问题应不如OFDM严重。如果能通过FMT系统自身参数的调整(如设计原型滤波器时将减小峰均比也作为设计的参数)加以克服，那么FMT的应用前景将更加光明。　　2　原型滤波器的自适应设计问题。可否根据不同信道环境设计不同的原型滤波器呢?从非严格采样FMT系统的有效实现可以看出，其每个子信道的冲激响应对应不同的时间基准是变化的，能否根据这个特性设计出针对不同信道环境的最优原型滤波器呢? 3.FMT作为频谱不重叠的多载波调制技术，非常有利于无线频谱资源的管理。采用FMT的多址接入方法及异步多用户通信相关技术需进一步研究。另外针对FMT抗载波频偏能力较强的特点，如何简化其同步系统等都应进一步的展开研究。 9.学位论文洪波 OFDM关键技术及其在WLAN系统中的应用研究 2006 正交频分复用(OFDM)技术是一种将高速串行的数据流分成多个并行的低速率的数据流，每组并行的数据流分别通过IFFT方法将数据调制到正交的子载波上的技术。由于该技术的频谱利用效率高、抗多径性能好，随着FFT的快速实现，其很快在无线局域网(WLAN)，数字音讯(DAB)，数字电视 (HDTV)，甚高速数字用户线(VDSL)，PLC(电力线载波)等通信系统中得到广泛的应用，并成为4G的主流技术。本论文的课题背景是国家863资助课题(2003AA1Z1210)“无线局域网系统芯片设计”。论文主要集中于OFDM技术的研究，包括OFDM关键技术的研究及其在无线局网中的应用。工作如下：建立了OFDM系统的数学模型及相应的无线信道模型，在此基础上对OFDM系统中的关键算法进行研究： 1.分析了一种能有效抑制峰平比回升的限幅滤波方法，并在此基础上提出了一种基于硬件实现的改进算法。改进后的算法虽然在星座图上收敛性稍劣于改进前的算法，但是其实现的硬件资源远小于原算法，硬件资源的利用率远高于原算法，在接收机的要求也比原算法宽松。 2.分析一种OFDM符号中没有虚拟子载波组成的载波频偏估计的最大似然算法，根据不同的OFDM符号部分将估计算法分为盲估计和数据辅助估计，并分别在高斯信道和多径信道环境下进行分析和仿真。从仿真结果我们发现数据辅助估计性能优于盲估计，因此数据辅助估计可考虑用于对精度要求较高的载波频偏估计，在数据发送期间可以用盲估计对载波频偏进行跟踪。 3.提出了一种基于多个(大于两个)训练序列的载波频偏估计算法，同时给出关键参数M的分类策略及仿真结果。我们认为，FOFC算法最优且最接近理想值，适合用作理论分析和参考算法；FOPC算法较FOFC算法在牺牲性能不大的情况下使运算量大大降低，适合在工程中进行应用。在对关键算法研究的同时，论文还研究了OFDM技术在无线局域网中的应用： 1.提出了一种基于无线局域网协议IEEE802.11a的通信系统解决方案，在方案中对数据流的处理进行了详细的功能划分和说明。 2.提出了一种无线局域网通信系统中抑制峰平比过高的方案。针对厂家提供的IP核与项目需求之间的差异，我们提出了一种位选取方案。该方案基于以下原则：OFDM系统中出现过大或者过小的峰值概率都是非常小的，我们在位选取过程中尽大可能保留概率出现最大的数值不被丢失。经过计算机仿真，我们的方案在星座图上具有较好的收敛性能。 3.提出了一种基于IEEE802.11a改进型序列。改进之后的序列经过插值操作和IFFT变换后生成的四个短序列码能完成整数载波频偏估计和小数载波频偏估计，相对于传统的无线局域网载波频偏解决方案，不但在性能上有所提升(仅包括短训练序列)，而且增大了算法的估计范围，具有明显的高数据利用率。同时该算法可适用于无线局域网的载波频偏解决方案。计算机仿真表明，算法性能简化前后变化不大，可易于工程实现。 10.期刊论文余鹤.冯冲.杨冰.张建华.张平.YU He.FENG Chong.YANG Bing.ZHANG Jian-hua.ZHANG Ping 一种改进的B3G MIMO-OFDM系统的帧同步方法 -无线电通信技术2007,33(6) 同步问题一直是MIMO-OFDM系统的关键问题.前人虽提出了一些经典同步算法,但对同步实现中的关键参数--同步判决门限很少涉及.在前人提出的经典帧同步算法基础上进行改进,提出一种有效的自适应门限的同步帧头判决方案.同时证明该方案能有效地对抗无线信道中的码间干扰和多径衰落.仿真结果表明,此方案能获得很好的性能,适用于高速MIMO-OFDM系统. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_txjs200811023.aspx 授权使用：武汉理工大学(whlgdx)，授权号：79e2d267-320e-40b3-9339-9e930164c874 下载时间：2011年2月23日

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