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基于矿井通信的自适应OFDM调制解调方案的研究

作　者: 洪杰
导　师: 曾桂根
学　校: 南京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 矿井通信双绞线自适应OFDM 调制与解调
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 31次
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内容摘要

目前,我国煤矿井下通信系统以光纤传输为主,具有通信容量大、传输损耗低、抗电磁干扰能力强等优点,但同时面临着成本高、维护复杂、现场施工难度大等缺点。研究并设计一种低成本、安装便捷且能满足井下多种通信需求的系统具有重要的意义。自适应OFDM技术具有很高的信道利用率,本文以自适应OFDM技术为基本理论,结合双绞线的传输特性,采用多用户共享同一对双绞线的思路,提出了一种基于双绞线的自适应OFDM调制解调方案来解决煤矿井下通信问题,具有成本低、安装维护方便等优点,所提供的通信速率可以满足井下多种通信业务的需求。论文首先对矿井OFDM双绞线通信系统结构进行了简要介绍,接着分析了多用户OFDM系统中的自适应分配算法,并将速率自适应分配算法应用到双绞线OFDM系统中;然后根据所需要的通信距离和实际测试的双绞线信道参数设计了自适应OFDM通信方案,在该方案中,用户利用接收的突发帧的帧检测头估计出通信距离,并选择相应的调制参数来实现通信;接着详细设计了物理层的调制解调方案,并在Matlab上进行了仿真,最后将仿真数据导入任意波形发生器中,在基于波形发生器、双绞线、接收板和示波器构成的半实物化验证平台上对该方案进行了测试。最终测试结果表明本文设计的双绞线自适应OFDM方案既能满足矿井对远距离通信要求(最远达到15Km),也能满足井下多种通信业务对通信速率的要求(近距离情况下达到3Mbps,远距离情况下达到307Kbps)。本课题提出的基于自适应OFDM的长距离双绞线宽带通信系统,一方面解决了光纤系统的高成本、现场施工难度大等问题,另一方面很好的满足井下多种通信业务的需求,对于我国现阶段中小煤矿的通信系统建设具有很强的现实意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-12
  1.1 课题研究背景及目的  8-9
  1.2 矿井通信发展概况  9
  1.3 基于双绞线的矿井通信系统简介  9-11
  1.4 论文主要工作  11-12
第二章 OFDM 系统基本原理  12-20
  2.1 OFDM 技术发展历史  12-13
  2.2 OFDM 数学模型  13
  2.3 OFDM 通信系统的关键技术介绍  13-18
    2.3.1 循环前缀(CP)  14
    2.3.2 峰值平均功率比(PAPR)的影响及其抑制措施  14-17
    2.3.3 符号同步技术  17-18
    2.3.4 载波同步技术  18
    2.3.5 信道估计技术  18
  2.4 本章小结  18-20
第三章多用户OFDM 自适应算法  20-38
  3.1 边缘自适应资源分配算法  21-26
    3.1.1 Wong 算法及其改进算法  21-24
    3.1.2 余官定MA 算法  24-26
  3.2 速率自适应资源分配算法  26-36
    3.2.1 数学模型的建立  26-28
    3.2.2 子载波、比特分配算法  28-33
    3.2.3 功率分配算法  33-35
    3.2.4 一种低复杂度的次优自适应分配算法  35-36
  3.3 本章小结  36-38
第四章基于双绞线自适应OFDM 调制解调方案设计  38-49
  4.1 井下双绞线通信系统方案的需求分析  38-39
  4.2 基于平衡双绞线的自适应OFDM 方案设计  39-40
  4.3 调制与解调方案设计  40-48
    4.3.1 发送端调制方案  40-45
    4.3.2 接收端解调方案  45-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章基于双绞线自适应OFDM 调制解调方案验证  49-62
  5.1 单用户通信验证  50-54
  5.2 多用户通信验证  54-61
  5.3 本章小结  61-62
第六章总结与展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-68
硕士期间发表的论文  68

基于矿井通信的自适应OFDM调制解调方案的研究

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