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论文附件范文论文附件范文 附件清单编号附件内容页数1任务书32文献综述73开题报告64外文翻 译95指导记录卡16指导教师评语及成绩表17评阅教师评语及成绩表1 8答辩小组评语及成绩表19成绩评定表110答辩记录表11浙江理工大 学科技与艺术学院本科毕业设计 论文 任务书周璐帆同学 专业 班级06通信 2 现下达毕业设计 论文 课题任务书 望能保质保量地认真 按时完成 课题名称4G通信系统 OFDM技术信道估计算法的研究主要任务与目标移动通信已成为当代 通信领域内发展潜力最大 市场前景最广的热点技术 它的发展已经历了几代 随着接入技术的发展 语音 视频 多媒体 宽带无线数据服务正 逐渐融合到同一个网络 在未来 4G将取代3G网络成为下一代无线网络 分析4G移动通信系统的特点基础上 特别对4G移动网络的OFDM系统 进行了详细研究 并对其基于LS的OFDM信道估计算法和LMMSE的信道 估计算法进行比较分析 并用MATLAB来实现 主要内容与基本要求本课题首先对移动网络的发展及系统特点进行 描述 然后对4G通信系统中OFDM通信原理及关键技术进行介绍 其关键技 术包括 1 时域与频域同步技术 2 信道估计 3 信道编码与交织 4 降低峰值平均功率比 5 均衡 最后本课题对OFDM系统中的信道估计的基于LS的信道估计算法和LMM SE的信道估计算法进行比较分析 并用MATLAB来实现 比较它们的 误比特率 分析信道估计算法的性能 本课题主要解决一下问题 1 掌握4G通信系统中OFDM通信原理及关键技术 2 掌握OFDM系统的基于LS的信道估计算法和LMMSE的信道估计算法 3 对OFDM的信道估计算法用matlab软件来实现 并计算信道误码率 比较算法的性能 2主要参考资料及文献阅读任务查阅文献10篇以上 要以在核心期刊 上发表的文章为主为主 其中外文文献2篇以上 著作最多3本 文 献要新 70 左右的论文是近5年内发表的文献 撰写2000字以上的文献综述 主要参考资料 1 孙居颖 OFDM系统信道估计算法研究 D 北京 北京 工业大学 xx 2 张亚娟 OFDM系统的同步技术研究 D 大连 大连理 工大学 xx 3 孟超 徐岩 4G通信系统体系结构及发展状况 J 科 技信息 xx 40 132 47 82 4 王建峰 4G移动通信系统及其与3G系统的比较研究 J 西安邮 电学院学报 xx 51 72 71 73 5 Adrian Langowski Time andFrequency Synchronisationin4G OFDMSystems EURASIP Journalon WirelessCommunications andNetworking xx xx 41 50外文翻译任务必须阅读2篇以上 10000字符左右 的外文材料 应完成合计2000汉字以上的英译汉翻译 计划进度起止时间内容xx 09 29 xx 11 20完成开题报告 文献综述 英文翻译并上交xx 11 21开题报告答辩 并对开题报告 文献综 述 英文翻译修改xx 11 22 xx 12 15查阅资料 掌握4G通信系统中 OFDM通信原理及关键技术掌握OFDM系统的基于LS的信道估计算法LMM SE的信道估计算法LMMSE的信道估计算法对OFDM的信道估计算法进行 matlab建模仿真 并计算各算法的信道误码率 比较算法的性能xx 12 16 xx 01 09xx 01 10 xx 02 28xx 01 23毕业设计中期检查3xx 03 01 xx 03 25对OFDM的信道估计算法用matlab软件来实现 并计 算信道误码率 比较算法的性能 xx 04 10撰写论文 论文初稿上交 指导教师评阅xx 04 10 xx 04 20根据导师意见 再次修改论文xx 04 20论文定稿上交 评阅教师 评阅xx 05 08第一次论文答辩xx 05 15毕业设计二次答辩实习地点 西城校区指导教师签名年月日专业负责人意见签名年月日注此表适 用于非艺术类相关专业 文献综述毕业设计题目4G通信系统 OFDM技术信道估计算法的研究14G通信系统 OFDM技术信道估计算法的研究 通信专业06 2 班Xb06680234 1前言第四代移动通信系统 4G 也称为beyond3 G 超3G 它集3G与WLAN于一体 并能够传输高质量视频图像 它的 图像传输质量与高清晰度电视不相上下 4G系统能够以100Mbps的速度下载 比目前的拨号上网快2000倍 上 传的速度也能达到20Mbps 并能够满足几乎所有用户对于无线服务 的要求 1 4G的技术特点主要有 高的数据传输速率 灵活性强 能够真 正的无缝漫游 兼容性好 用户共存性 良好的覆盖性能 技术基础较好 随时随地的移动接入 具有高度智能化的网 络 2 3 4G通信系统具有比3G更加优良的性能 因此是一个远比3G复杂的通 信系统 而4G所要采用的关健技术主要有正交频分复用技术 OFDM 技术 软件无线电 SDR 技术 智能天线 SA MIMO技术 IPv6协议技术等 其中OFDM技术作为公认的4G核心技术被广泛的研究及应用 2OFDM基本原理OFDM技术属于多载波调制 Multi Carrier Modula tion MCM 是种无线信道中的高速传输技术 一个OFDM信号由频率间隔相同的若干个子载波构成 系统的总带宽 被分成若干个等距离的子信道 所有子载波在一定间隔时间内相互 正交 若系统带宽被分成N个窄的子信道 则整个OFDM组的持续时间就是相 同带宽的单载波传输系统的N倍 此外还要加上一定的保护间隔 以 避免多径信道上产生的符号间干扰 每个子载波由调制信号单独调制 子载波频谱交叠 提高了频谱利用率 同时信号相互正交 可以使 用相关技术恢复 4 OFDM系统的关键技术是在以下几个方面 1 同步技术 2 信道估计 3 信道编码与交织 4 降低峰值平均功率比 5 均衡 只有掌握了这几个技术的原理及应用 才有可能对OFDM有更深入的 理解 2 1同步技术对OFDM系统来说 时间和频率同步是非常重要的 同步它包括定时同步 频率同步和相位同步 其中频率同步对系统 的影响最大 因此必须要解决同步问2题 如果没有正确的定时同步 就不可能标示出正确的帧起始位置 没 有正确的频率同步 正交性将会恶化并导致BER增加 8 在 5 中提到 在码元间插入周期性保护前缀 CyClic prefix 时钟同步问题就变得相对简单 解决该问题主要有两种办法基于导频和基于循环前缀 而载波同步的解决方案也分成两种基于导频和基于周期性保护前缀 在 4 中提到 粗略的定时同步建立起来后 可以通过计算OFDM的保 护间隔获得更精确地同步 而OFDM同步算法主要是针对循环扩展和特殊的训练序列以及导频信 号进行 其中较常用的有利用奇异值分解的ESPRIT同步算法和MI估 计算法 6 2 2信道估计信道它描述了信号从发射端到接收端所经历的一切媒介 包括从发射机到接收机之间信号传播所经过的物理媒质 如电缆 信道 光缆信道 无线信道等 信道估计可以定义为根据一定的估计准则 尽可能准确地描述出信 道对输入信号的影响 因为无线传播信道具有很大的随机性 会引起传输信号幅度 相位 和频率的失真 产生符号间干扰等 而无线通信系统的性能主要受到无线信道的制约 信道估计就显得 尤为重要了 在OFDM系统中 信道估计器的设计主要有2个问题一是导频信息的选 择 由于无线信道常常是衰落信道 需要不断对信道进行跟踪 因此导 频信息也必须不断地传送 二是既有较低的复杂度又有良好的导频 跟踪能力的信道估计器的设计 在实际设计中 导频信息选择和最佳估计器的设计通常又是相互关 联的 因为估计器的性能与导频信息的传输方式有关 5 基于多导频的OFDM系统信道估计算法的基本过程是在发送端适当位 置插入导频 接收端利用导频获取导频信道信息Hp 然后选择某种 处理手段 如内插 滤波 变换等 获得所有数据信道信息H 其关键 技术主要包括以下三个方面 1 导频的数量选择与插入位置 导频的数量选择与插入位置是实现 基于导频的信道估计的基础 其相关理论有 1 关于导频的数量 2 最优的导频位置 2 接收端导频信道信息的获取方式 3 通过导频信道信息如何较好地估计出数据信道信息 在 10 中有详细的解说 2 3信道编码与交织信道编码和交织技术是为了对抗无线衰落信道中 的突发脉冲错误和频率选3择性衰落 也可以获得更大的SNR 平均信 噪比 在 5 中所述 OFDM系统本身具有利用信道分集特性的能力 一般的 信道特性信息已被OFDM调制方式本身所利用 可以在子载波间进行 编码 形成编码的OFDM 即把OFDM技术与信道编码 频率时间交织 结合起来 提高系统的性能 其编码可以采用各种码 4 中OFDM采用的是利用卷积码作为编码方式 因为它常用的维特比 算法可以很容易进行软判决译码 2 4降低峰值平均功率比为什么要降低峰值平均功率比由于OFDM信号 是一系列的子信道信号重叠向加起来的 所以很容易造成较大的PAR 大的PAR信号通过功率放大器时 如果功放的动态范围不够 会有很 大的频谱扩展和带内失真 在 8 中所述 OFDM系统信号可以看作具有不同相位的N个独立的复 变量之和 不同的叠加方式会引起高的峰均比 这将导致发射极端的放大器产生高的带外辐射 在 7 中 通过要求发射功率具有较大的动态调整范围 并降低射频 放大器的功率效率 通常 可以通过采用限幅的方法来解决此问题 而在 5 中 有3种途径可以解决 一种是信号失真技术 它采用限 幅技术 峰值加窗技术或峰值删除技术 使大峰值被抑制掉 一种是采用编码方法 它采用一定的编码手段 降低OFDM信号的PAR 值 最后一种是采用扰码技术 它使OFDM信号的相关性最小 从而 使系统的PAR减少 2 5均衡均衡的实质是补偿多径信道引起的码间干扰 在一般的衰落 环境下 OFDM系统中均衡不是有效改善系统性能的方法 2 6OFDM信道估计技术无线通信系统的性能主要受到无线信道的制约 信道描述了信号从发端到收端所经历的一切媒介 包括从发射机到 接收机之间信号传播所经过的物理媒质 如电缆信道 光缆信道 无线信道等 其中无线传播信道具有很大的随机性 会引起传输信号幅度 相位 和频率的失真 产生符号间干扰等 对接收机的设计提出了很大的 挑战 信道估计器是接收机的一个重要组成部分 在理论研究中 为了更好地描述信道对信号的影响 人们引入了信 道模型统计的方法 通过研究信号在特定环境下的特性来进行信道 建模 信道估计可以定义为描述物理信道对输4入信号的影响而进行定性研 究的过程 是信道对输入信号影响的一种数学表示 如果信道是线性的 那么信道估计就是对系统冲激响应进行估计 好 的信道估计就是使得某种估计误差最小化的估计算法 2 通过信道估计算法 接收机可以得到信道的冲激响应 信道信息在现代无线通信系统中已经得到了充分的利用 自适应的信道均衡器利用信道估计来对抗ISI的影响 分级技术利用信道估计 实现与接收信号最佳匹配的接收机 最大 似然检测利用信道估计使得接收端错误概率最小化 相关解调利用 信道估计提供的信号相位信息 实现信号的检测 与非相干解调相 比 相干解调可以提高系统的整体性能 发送信号 nX实际接收信号 nY 误差信号 ne 估计得到的信号 nY 图2 1一般信道估计过程2 6 1LS信道估计算法 最小平方 LS Least Square 信道估计是从最小平方意义上得到的信道估计器 首先将信道写成矩阵形式 nXFgy 利用循环脉冲响应g的LS估计器 使 XFgyXFgyH 最小 通过计算得到yXFFQh HHLSLS 1 式中 1 XFXFQHHLS 将其代入上 1 式 化简后得到LS估计器的表达式 yXhLS 1 2 LS估计器的误差性能虽然不是最佳的 但在保证一定误差性能的 条件下 其实现复杂度很低 具有很高的实用性 2 6 2LMMSE信道估计算法LS算法估计值是信道频率相应的有噪观察 结果 利用信道相关性可抑制噪信号信道估计模型 5声提高信道估 计性能 以最小化均方误差 MSE为准则 最佳线性信道估计LSXLMMSE h Kh 线性最小均方误差 LMMSE算法是对LS估计的最佳线性滤波 LSh 和LMMSEh 分别是LS估计和LMMSE估计的信道频率相应的向量形 式 XK为与传送信号x有关的线性滤波矩阵 112 HwhhhhXXXRRK 3 HhhhhER 为信道自相关矩阵 由信道的延迟功率谱决定 LMMSE算法具有很好的信道估计性能 它利用信道的统计相关性可以 很好的抑制噪声的影响 LMMSE算法的运算量比LS算法要复杂得多 因为每当信号X变化的时候 矩阵hhR就要随之更新 为了进一步降低复杂度 可以将 1 HXX用它的期望值 1 HXXE代 替 理论分析与仿真结果表明这种改进带来的性能恶化可以忽略 有LSXLMMSE h Kh 4 固定滤波矩阵为1 ISNRRRKhhhh 5 LMMSE性能很好 但复杂度很高 且实际接收机中一般无法获得 信道相关矩阵信息 其实用性受到一定限制 11 2 6 3LRLMMSE信道估计算法采用SVD 奇异值分解 方法可以对LMMSE 算法进一步简化 即所谓的LRLMMSE 具体方法如下对频域信道向量自协方差矩阵hhR进行奇异值分解 可 以得到HhhUUR 6 式中U是由归一化正交向量组成的矩阵 是一个对角矩阵 他 的对角线包含了hhR的奇异值 0110 N 将式 6 代入式 5 可以得到基于奇异值分解的信道估计器为LSHHUUH 7 6式中 是一个对角矩阵 他的对角线上的值为 SNRkkk 1 1 0 Nk 8 通过将矩阵 对角线上的部分值置零 可以得到简化的近似估计 为LSHJLRMMSEH U UH 000 9 式中 J 为 的左上角JJ 矩阵 上式可作为式 2 7 的J阶近似 改变J的大小可以在复杂度与性能之间得到某种折衷 11 2 7国内外对4G的研究现状中国 日本 韩国以及欧洲等国家对第四 代移动通信的研究工作已经启动 目前对4G的研究还处于初级探索 阶段 并没有进入实质部分 更谈不上频段的划分 ITU在xx年征求 第四代移动通信的方案 估计xx年制定出全世界统一的第四代移动 通信标准 3总结OFDM技术有许多优点 但也存在一些缺点 1 容易受频率偏差和相位噪声的影响 2 存在较高的峰值平均功率比 但总体来说 OFDM技术的出现解决了单载波数据传输速率的瓶颈问 题 并且已经在有线信道的ADSL和无线信道的DAB DVB WLAN等领 域内表现出优越的性能 5 OFDM技术正因其具有良好的抗噪声性能和抗多径衰落的能力以及频 谱利用率高的特性 被业界普遍认为是4G的核心技术 7参考文献 1 赵瑞玉 4G移动通信系统的热点技术及其发展动态 J 山西电子技术 xx 2 88 89 2 张洋祥 第四代 4G 移动通信技术研究 J 教育技术导 刊 xx 8 6 3 5 3 李洪波 浅析4G移动通信技术 J 电脑知识与技术 xx 13 58 59 4 张建伟 OFDM技术原理及其在4G网络中的应用 J 科 技信息 xx 23 94 95 5 潘华林 周伟 OFDM及其在4G移动通信系统中的应用 J 电工技术 xx 2 25 28 6 武林俊 李燕文 OFDM技术在4G中的应用 J 现代电子 技术 xx 30 12 189 191 194 7 董莉 4G核心技术OFDM及MIMO原理 J 渭南师 范学院学报综合版 xx 21 5 25 28 8 张进一 第四代移动通信中OFDM技术的应用分析 J 中 国新通信 xx 1 72 75 9 王侃 窦伟 第四代移动通信系统技术与发展 J 河南 商业高等专科学校学报 xx 18 5 95 96 10 孙居颖 OFDM系统信道估计算法研究 D 北京 北京工 业大学信号与信息处理 xx 11 李娜 乔钢 OFDM水声通信信道估计技 术研究 J 现代电子技术 xx 3027 56 59 12 叶晟 基于导频的OFD M系统信道估计 J 中山大学研究生学刊自然科学与医学版 xx 28 2 83 90 13 Adrian Langowsk Time andFrequency Synchronisationin4G OFDMSystems J EURASIP Journalon WirelessCommunications andNetworking xx 14 Jihad Qaddour High Peakto AverageRatio Solutionin OFDMof4G MobileSystems J International ConferenceOn CommunicationsAnd MobileComputing开题报告毕业设计题目4G通信系统 OFDM技术信道估计算法的研究14G通信系统 OFDM技术信道估计算法的研究开题报告1 选题意义与可行性分析移 动通信已成为当代通信领域内发展潜力最大 市场前景最广的热点 技术 随着接入技术的发展 语音 视频 多媒体 宽带无线数据服务正 逐渐融合到同一个网络 而不同领域技术的综合与协作 伴随着全新无线宽带技术的智能化 以及定位于用户的新业务 这一切必将繁衍出新一代移动通信系 统4G 第四代移动通信系统 4G 也称为beyond3G 超3G 它集3G与WLAN于 一体 并能够传输高质量视频图像 它的图像传输质量与高清晰度 电视不相上下 4G系统能够以100Mbps的速度下载 比目前的拨号上网快2000倍 上 传的速度也能达到20Mbps 并能够满足几乎所有用户对于无线服务 的要求 1 4G通信系统具有比3G更加优良的性能 因此是一个远比3G复杂的通 信系统 而4G所要采用的关健技术主要有正交频分复用技术 OFDM 技术 软件无线电 SDR 技术 智能天线 SA 多输入多输出 MIMO 技术 IPv6协议技术等 其中正交频分复用 OFDM 技术作为公认的4G核心技术被广泛的研 究及应用 作为4G核心的正交频分复用技术 OFDM 是一种特殊的多载波传输 技术 既可以被看作是一种调制技术 也可以被当作一种复用技术 它是对多载波调制 MCM Multi Carrier Modulation 的一种改进方案 正交频分复用技术 OFDM 主要思想是将信道分成若干正交子信道 将高速数据信号转换成并行的低速子数据流 由频率间隔相同的 若干个子载波调制在每个子信道上进行传输 正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开 这样可以减少子 信道之间的相互干扰ICI 每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽 因此每个子信道上 的可以看成平坦性衰落 从而可以消除符号间干扰 而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分 信道均 衡变得相对容易 正交频分复用技术 OFDM 相对于非正交的多载波的不同是它允许 子载波频谱部分重叠 只要满足子载波间互相正交 就可以从混叠 的子载波上分离出数据信息 由于正交频分复用技术 OFDM 允许子载波频谱混叠 其频谱效率 大大提高 因此是一种高效的调制方式 8 2正交频分复用 OFDM 技术拥有许多现阶段通信技术所不能达到的 优点 1 正交频分复用 OFDM 的频谱利用率很高 它的频谱效率比串行 系统高近一倍 2 抗多径干扰与频率选择性衰落能力强 由于正交频分复用 OFDM 系统把数据分散到许多个子载波上 大 大降低了各子载波的符号速率 从而减弱多径信号对系统性能的影 响 若再通过采用加循环前缀作为保护间隔的方法 可以完全消除 符号间于扰 6 3 适合高速数据传输 正交频分复用 OFDM 自适应调制机制使不同的子载波可以按照信 道情况和噪音背景的不同使用不同的调制方式 当信道条件好的时候 采用效率高的调制方式 当信道条件差的时候 采用抗干扰能力强的调制方式 8 4 通过各子载波的联合编码 可具有很强的抗衰落力 正交频分复 用 OFDM 技术本身已经利用信道的频率分集 如果衰落是特别严 重 就没有必要再加时域均衡器 但通过将各信道联合编码 可以使系统性能得到提高 5 基于离散傅里叶变换 DFT 的OFDM有快速算法 正交频分复用 O FDM 采用IFFT和FFT来实现调制和解调 易用DSP实现 同样OFDM也存在着缺点 1 正交频分复用 OFDM 容易受频率偏差和相位噪声的影响 2 正交频分复用 OFDM 存在较高的峰值平均功率比 正交频分 复用 OFDM 系统需要较复杂的负载算法和自适应算法 会增加系 统的复杂度 增加开销 最后对于正交频分复用 OFDM 系统来说 时间和频率的同步是非常重要的 目前3G通信系统存在一些不足 很难达到较高的通信数率 提供服 务数率的动态范围不大 不能满足各种业务类型要求等 8 而这也就是为什么在3G通信系统还没有完全推广开来 4G通信系统 就已经进入研究的原因 因为4G所具有的能力是3G通信系统所不能够做到的 因此对4G通信系统的研究就显得尤为重要 对4G通信系统的核心技术正交频分复用 OFDM 的研究 主要针对 正交频分复用 OFDM 基本原理的了解及其正交频分复用 OFDM 中所应用到的关键技术的分析 正交频分复用 OFDM 关键技术包括以下几个方面 1 同步技术 2 信道估计 3 信道编码与交织 4 降低峰值平均功率比 5 均衡 只有掌握了这几个重要的技术的原理及它们的应用 才有可能对正 交频分复用 OFDM 技术有更深入的理解 2 研究的基本内容与拟解决的主要问题在正交频分复用 OFDM 技 术中 因为正交频分复用 OFDM 是一种特殊的3多载波传输技术 它是将信道分成若干正交子信道 将高速数据信号转换成并行的低 速子数据流 调制到在每个子信道上进行传输 对于不同的子信道 正交频分复用 OFDM 的传输效率就有很大的 影响 从它的基本思想可以看出 使用不同的信道传输 其传输结果也是 不一样的 而无线通信系统的性能主要受到无线信道的制约 信道描述了信号从发射端到接收端所经历的一切媒介 包括从发射 机到接收机之间信号传播所经过的物理媒质 如电缆信道 光缆信 道 无线信道等 而其中最值得注意的是无线传播信道具有很大的随机性 会引起传 输信号幅度 相位和频率的失真 产生符号间干扰等 这种随机性对于正交频分复用 OFDM 的信道选用起到了绝对性的 影响 也就是本课题的重点 在理论研究中 为了更好地描述信道对信号的影响 人们引入了信 道模型统计的方法 通过研究信号在特定环境下的特性来进行信道 建模 信道估计可以定义为描述物理信道对输入信号的影响而进行定性研 究的过程 是信道对输入信号影响的一种数学表示 9 基于多导频的OFDM系统信道估计算法的基本过程是在发送端适当位 置插入导频 接收端利用导频获取导频信道信息Hp 然后选择某种 处理手段 如内插 滤波 变换等 获得所有数据信道信息H 其关键 技术主要包括以下三个方面 1 导频的数量选择与插入位置 导频的数量选择与插入位置是实现 基于导频的信道估计的基础 其相关理论有 1 关于导频的数量 2 最优的导频位置 2 接收端导频信道信息的获取方式 3 通过导频信道信息如何较好地估计出数据信道信息 本课题研究的内容主要是在了解4G移动通信系统特点的基础上 特 别要对4G移动网络的正交频分复用 OFDM 系统进行详细研究 对 其基于FFT的多导频OFDM信道估计算法进行改进 并进行MATLAB仿真 分析多种信道估计算法的优劣性 首先对移动网络的发展及系统特点进行描述 对4G通信系统中正交 频分复用 OFDM 通信原理及关键技术进行介绍 其关键技术包括 1 时域与频域同步技术 2 信道估计 3 信道编码与交织 4 降低峰值平均功率比 5 均衡 然后 掌握正交频分复用 OFDM 系统的基于FFT的多导频OFDM信道 估计算法 并提出改进方案 最后本课题对正交频分复用 OFDM 系统中的信道估计的几种重要 算法进行比较 并用MATLAB建模仿真 分析多种信道估计算法的性 能 普遍的信道估计算法包括LS信道估计 MMSE信道估计 对基4于FFT 的信道估计算法 基于多导频的正交频分复用 OFDM 信道估计 基于DCT多导频正交频分复用 OFDM 信道估计算法等 本课题主要解决的问题 1 掌握4G通信系统中正交频分复用 OFDM 通信原理及关键技术 2 掌握OFDM系统的基于LS的信道估计算法和LMMSE的信道估计算法 3 对OFDM的信道估计算法用matlab软件来实现 并计算信道误码率 比较算法的性能 3 总体研究思路 方法与技术路线 及预期研究成果本次课题总的研 究思路可以分为三个部分 第一部分的研究是在4G通信系统的基础上 重点研究正交频分复用 技术 OFDM 技术 正交频分复用 OFDM 技术被公认为4G通信系统的核心技术 掌握正交频分复用 OFDM 通信原理是本次课题研究的第一个重点 而正交频分复用 OFDM 通信系统的关键技术包括 1 时域与频域同步技术 2 信道估计 3 信道编码与交织 4 降低峰值平均功率比 5 均衡 对这些正交频分复用 OFDM 中运用的关键技术都要有一定的了解 第二部分的重点是要掌握正交频分复用 OFDM 系统的信道估计算 法 基于LS的信道估计算法和LMMSE的信道估计算法 在掌握算法的基础上 提出它的改进方案 最后针对正交频分复用 OFDM 中的几种重要信道算法进行传输的 误码率比较 用MATLAB仿真 并计算信道误码率 最终分析多种信 道估计算法的优劣性能 之所以选用这个内容做为课题研究的重点 是因为无线通信系统的 性能主要受到无线信道的制约 信道估计就显得尤为重要了 信道它描述了信号从发射端到接收端所经历的一切媒介 包括从发 射机到接收机之间信号传播所经过的物理媒质 如电缆信道 光缆 信道 无线信道等 信道估计可以定义为根据一定的估计准则 尽可能准确地描述出信 道对输入信号的影响 因为无线传播信道具有很大的随机性 会引起传输信号幅度 相位 和频率的失真 产生符号间干扰等 而信道估计的终极目的是为了改善系统的误码性能 这也是课题研究的方向与重点所在 54 研究工作计划 进度安排 计划进度起止时间内容xx 09 29 xx 11 20完成开题报告 文献综述 英文翻译并上交xx 11 21开题报告答 辩 并对开题报告 文献综述 英文翻译修改查阅资料 掌握4G通 信系统中OFDM通信原理及关键技术掌握OFDM系统的基于LS的信道估 计算法LMMSE的信道估计算法LMMSE的信道估计算法对OFDM的信道估 计算法进行matlab建模仿真 并计算各算法的信道误码率 比较算 法的性能xx 11 22 xx 12 15xx 12 16 xx 01 09xx 01 10 xx 02 28 xx 01 23毕业设计中期检查xx 03 01 xx 03 25对OFDM的信道估计算 法用matlab软件来实现 并计算信道误码率 比较算法的性能 5 参考文献 1 赵瑞玉 4G移动通信系统的热点技术及其发展动态 J 山西电子技术 xx 2 88 89 2 张洋祥 第四代 4G 移动通信技术研究 J 教育技术导 刊 xx 8 6 3 5 3 李洪波 浅析4G移动通信技术 J 电脑知识与技术 xx 13 58 59 4 张建伟 OFDM技术原理及其在4G网络中的应用 J 科 技信息 xx 23 94 95 5 潘华林 周伟 OFDM及其在4G移动通信系统中的应用 J 电工技术 xx 2 25 28 6 武林俊 李燕文 OFDM技术在4G中的应用 J 现代电子 技术 xx 30 12 189 191 194 7 董莉 4G核心技术OFDM及MIMO原理 J 渭南师 范学院学报综合版 xx 21 5 25 28 8 张进一 第四代移动通信中OFDM技术的应用分析 J 中 国新通信 xx 1 72 756 9 孙居颖 OFDM系统信道估计算法研究 D 北京 北京工 业大学信号与信息处理 xx 10 胡臻龙 邓世昆 4G移动通信技术综述 J 中国多媒体通信 xx 1 50 53 11 杨玉峰 黄炜 余波 基于导频的OFDM系统信道估计算 法研究及实现 J 电视技术 xx 9 8 10 12 邵怀宗 彭启琮 一种OFDM系统中的盲信道估计算法 J 电子与信息学报 xx 25 9 1206 1212 13 王侃 窦伟 第四代移动通信系统技术与发展 J 河南商业高等专科学校学报 xx 18 5 95 96 14 Adrian Langowsk Time andFrequency Synchronisationin4G OFDMSystems J EURASIP Journalon WirelessCommunications andNetworking xx 15 Jihad Qaddour High Peakto AverageRatio Solutionin OFDMof4G MobileSystems J International ConferenceOn CommunicationsAnd MobileComputing外文翻译毕业设计题目4G通信系统 OFDM技术信道估计算法的研究原文1Time andFrequency Synchronisationin4G OFDMSystems译文1时间和频率同步应用在4G OFDM系统中原文2High Peakto AverageRatio Solutionin OFDMof4G MobileSystems译文2在OFDM的4G移动系统中高峰值的平均比率解决 方法1外文翻译原文1Time andFrequency Synchronisationin4G OFDMSystems Dueto itsmany advantages orthogonal frequencydivision multiplexing OFDM was adoptedfor theEuropean standardsof terrestrialstationary andhandheld videobroadcasting systems DVB T DVB H as wellas wirelesswork standards802 11and802 16 It wasalso chosenas one of thetransmission techniquesfor3GPP Long Term Evolutionsystem andWINNER RadioInterface Concept 1 which hasrecently been proposed for4G systems However the OFDMtransmission issensitive toreceiver synchronisationimperfections The symbol timing synchronisationerror maycause interblockinterference IBI and thefrequency synchronisationerror isoneof the sourcesof intercarrierinterference ICI Thus synchronisation is a crucialissue inan OFDM receiver design It dependson theform of the OFDMtransmission whether itis continuousor hasa burstynature synchronisation algorithmsspecific forpacket orbursty transmissionhave to be applied Synchronisation isnot fullyobtained afterthe acquisitionmode sincethe sampling frequency offsetstill remainsunpensated The inauracyof the sampling clockfrequency causesslow driftof the FFT windowgiving riseto ICIand subcarrierphase rotation Both signaldistortions but nottheir sources may beremoved bya frequency domain channelequaliser However the timeshift of the FFTwindow buildsup and eventuallytheFFTwindow shiftsbeyond theorthogonality windowof the OFDM symbolgiving riseto IBI Therefore thesamplingclock synchronisation performed bya resamplingalgorithm should alsobe implementedin theOFDMreceiver A number of timeand frequencysynchronisation algorithmsin theOFDM based systemshave alreadybeenproposed The lessplex butless auratealgorithms arebased onthe correlationof identicalparts oftheOFDM symbol The correlationbetween thecyclic prefixand thecorresponding endoftheOFDMsymbol or betweentwo identicalhalves ofthe synchronisationsymbol is appliedin 3 4 respectively The useof pseudonoisesequence correlationproperties wasproposed in 5 6 Both solutionsoffer veryaurate timeand frequency offset estimates however the maindisadvantage ofboth ofthem istheir plexity 2In thispaper fast andaurate timingand frequencysynchronisation algorithmsare proposed The synchronisationis atwo stage process First coarse timingand fractionalfrequencyoffsetsynchronisation areperformed After detectingthe transmittedsignal the carrierfrequency andsamplingfrequencyoffsets aretracked duringthe trackingmode bya low plex algorithm which isimmune tosymboltimingoffset estimationerrors The algorithmis designedfor OFDM systems witha smallpilot overhead and itapplies channelestimates alreadyputed bythe channelestimation block Author Adrian Langowski NationalityPoland SourceEURASIP Journalon WirelessCommunications andNetworking3译文1时间和频率同步应用在4G OFDM系统中由于它的许多优势 正交频分复用 OFDM 被采纳为欧洲标 准的固定和移动视频广播系统 DVB T dvb h 以及无线网络标准802 11和802 16 它也被选定为用于3GPP长期演进系统和0 99无线接口概念的传输技 术之一 1 并在最近提出应用于4G系统中 然而 OFDM传输对于同步接收器是敏感的也是存在缺陷的 时间同步误差可能导致块间的干扰 IBI 而频率同步误差是载波 间干扰 ICI 的之一 因此 在OFDM接收设计中 同步是一个非常重要的研究点 这取决于OFDM的传播形式 无论它是连续或是有一个脉冲性质 同步算法所特有的包或脉冲传输已被应用 通过采集模式后 同步不能够完全地获得 那是因为采样频率偏差 仍然无法补偿 不准确的时钟信号频率是傅立叶变换 FFT 窗口缓慢移动的原因 它将导致载波间干扰和子载波相位旋转 双方的信号失真 但不是它们的失真 可能会被删除通过频域信道 补偿器 然而FFT的时间窗建造 最终傅立叶变化的窗口将超过正交频分复用 OFDM 的正交窗口而导致块间的干扰 因此 时钟的同步在重新采样算法的基础上 也应该应用在正交频分 复用 OFDM 的接收器上 大量的时间和频率同步算法已经在OFDM based系统中被提出 不太复杂的 但不精确的算法是基于对正交频分复用 OFDM 的符号 相同部分的相关性 循环前缀和OFDM符号之间 或两个半同步符号相同相应结束关系 是分别适用于 3 4 使用于伪随机噪声序列相关属性已经被提出 来 5 6 两种解决方案都提供了非常精确的时间和频率偏移估计 然而 主要 的缺点都是他们的复杂性 在这篇文章中 快速 准确的时间和频率同步算法已经被提出 是一个两阶段的同步过程 首先 粗糙的时间和频率偏移同步被进行 在检测到传输信号后 在一个模式被低等的复杂算法所追踪期间 载波频率和抽样频率偏移进行跟踪 该算法对时间偏移估计误差不 受影响 这个算法适用于正交频分复用 OFDM 系统与小型试验的开销上 它 的应用信道数已经被信道估计块计算出 作者AdrianLangowski国籍 波兰出处EURASIP日报无线通讯及网络4 原文2High Peakto AverageRatio Solutionin OFDMof4G MobileSystems Itsupports highdata rateservices andat thesame timeprovides lowcost perbit transmission It concentrateson integratingall theexisting technologiesso thatuser caneasily roamfrom oneservice providerarea toanother So thisincreases theroaming capability The expecteddata rateis20Mbps inhigh mobility vehicle traveling200km h and1Gbps inlow mobility speed3km h Of courseachieving thisdata raterequires carefulselection of multi carrier modulation scheme Permission tomake digitalor hardcopies ofall orpart ofthis workfor personalor classroomuse isgranted withoutfee providedthat copiesarenot madeor distributedfor profitor mercialadvantage andthat copiesbear thisnotice andthe fullcitation onthe firstpage To copyotherwise or republish to poston serversor toredistribute tolists requires priorspecific permissionand or afee In multi carrier approachthe originaldata stream is dividedinto Nnumber ofparallel streams Then eachstreamismodulated withdifferent carrierfrequency andsent acrossthe channel This actuallyreduces inter symbol interferenceas eachstream travelsat adifferent frequency So consideringthe number of users multi carrier approachwill bethe bestchoice for4G wirelesssystems Among themulticarriermodulation schemesCDMA andOFDM arethe twotechnologies theresearchers areconcentrating on CDMA isbeing usedin3G wirelesssystems OFDM hasgained moreinterest inrecent timesand isused bymany broadbandtransmissions likeIEEE802 11a and802 11g 1 OFDM couldbe usedboth asthe multipleaess technologyand modulationscheme in4G But OFDMin itselfes witha lotof challenges 3 Typically OFDM a spread spectrum technologythat giveswireless worksa newphysical layer is implementedin embeddedchipsets madeup ofradio transceivers Fast FourierTransform FFT processors system input output I O serial toparallel andback againtranslators andOFDM logic Figure1shows theworking ofOFDM OFDMsystemtakes adata streamand splitsit intoN paralleldata streams each at a rate1 N ofthe originalr