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基于802.16物理层的OFDM系统仿真和关键技术研究

作　者: 杨立本
导　师: 陈家福
学　校: 昆明理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 802.16a OFDM 多径信道 信道估计 载波频率同步 估计方差
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


无线城域网(WMAN)技术指的是无线通信网络覆盖范围大于无线局域网的一种通信技术。无线城域网的推出是为了满足日益增长的宽带无线接入(BWA)市场需求的。为了弥补WLAN在室外应用中的不足。IEEE决定制定一种新的,更复杂的全球标准,这个标准应能同时解决物理层环境(室外射频传输)和Qos两方面的问题。这个标准化组织就是IEEE 802.16.正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术是当今高速无线通信领域中研究的热点,由于具有良好的抗多径干扰能力以及频谱利用率高而被普遍认为是第四代移动通信系统中的核心技术,也是IEEE 802.16的物理层调制技术,本文对其技术原理和实现手段都做了详细的分析。接下来对OFDM技术的同步问题作了详细的研究,分析了各种不同的同步误差对系统的性能影响,然后研究了OFDM系统的同步技术,分别仿真研究了基于循环前缀的载波频率同步算法、基于训练符号的频域相关频率同步算法、基于训练符号的时域相关频率同步算法、以及各种定时同步技术。为了研究IEEE802.16a中WirelessMAN-OFDM协议的同步方案,本文对移动无线信道进行了深入的研究,首先分析了无线信道中的各种衰落,然后研究了无线信道的各种统计模型,最后对无线信道进行了计算机仿真,为本文后面的研究工作做了铺垫。本文对IEEE802.16a提出三种物理层规范进行了分析,重点研究WirelessMAN-OFDM协议,对其帧结构和同步机制进行研究和分析,对其同步方案进行了深入的研究,最后本文在对IEEE802.16a物理层同步方案研究的基础上,结合无线信道的特征对其同步方案进行了改进,提出了新的载波频率同步算法,并在不同信道类型下对改进算法进行了多次的仿真,最后得出最优的方案。提高了估计的精度。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 无线城域网技术简介  8-9
  1.2 无线通信中的OFDM技术  9-10
  1.3 本文主要研究内容及章节安排  10-11
第二章 IEEE802.16协议及其物理层技术  11-20
  2.1 IEEE802.16协议概括  11-14
    2.1.1 IEEE802.16协议技术优势  11-13
    2.1.2 IEEE802.16MAC层标准  13
    2.1.3 IEEE802.16物理层标准  13-14
  2.2 OFDM原理与系统介绍  14-18
    2.2.1 OFDM基本原理  14-16
    2.2.2 用DFT实现OFDM  16
    2.2.3 OFDM系统的循环前缀  16-18
  2.3 OFDM技术挑战  18-19
    2.3.1 信道估计  18
    2.3.2 降低峰均功率比  18-19
    2.3.3 时域和频域同步  19
  2.4 本章小结  19-20
第三章 无线信道仿真  20-31
  3.1 无线信道特性  20-24
    3.1.1 多径衰落  21-22
    3.1.2 多径信道参数  22
    3.1.3 多普勒效应引起的时间选择性衰落  22-23
    3.1.4 时延扩展引起的频率选择性衰落  23-24
  3.2 无线多径信道的冲激响应  24-26
  3.3 无线多径信道的小尺度衰落模型  26-27
    3.3.1 瑞利分布统计模型  26
    3.3.2 莱斯分布统计模型  26-27
  3.4 CLARKE信道模型  27-28
  3.5 CLARKE信道模型的SMITH仿真  28-31
    3.5.1 Smith仿真步骤  28-29
    3.5.2 基于Smith仿真的瑞利多普勒多径信道实现  29-31
第四章 OFDM系统中的同步技术  31-53
  4.1 OFDM同步原理  31-36
    4.1.1 OFDM系统的同步分类  31-36
  4.2 OFDM同步技术  36-52
    4.2.1 OFDM定时同步算法  37-47
    4.2.2 OFDM载波同步算法  47-52
  4.3 本章小结  52-53
第五章 IEEE802.16同步技术研究  53-73
  5.1 IEEE802.16物理层协议  53-57
    5.1.1 WirelessMAN-OFDM协议中的OFDM符号描述  53-55
    5.1.2 WirelessMAN-OFDM协议中的信道编码  55
    5.1.3 星座映射  55-56
    5.1.4 帧结构  56-57
  5.2 IEEE802.16A同步方案  57-61
    5.2.1 粗同步  57-58
    5.2.2 小数频偏粗估计  58-59
    5.2.3 精定时和整数频偏估计  59-60
    5.2.4 小数频偏精同步  60
    5.2.5 同步跟踪  60
    5.2.6 相位跟踪  60-61
  5.3 IEEE802.16A同步算法改进  61-72
    5.3.1 算法概括  61
    5.3.2 算法一  61-66
    5.3.3 算法二  66-70
    5.3.4 算法三  70-72
  5.4 本章小结  72-73
第六章 总结  73-75
  6.1 论文工作总结  73-74
  6.2 研究展望  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-80
附录A 攻读硕士学位期间发表论文  80

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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