基于OFDM系统的分集接收研究

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高速移动通信是一种复杂信道环境下的无线通信,由信道的时变和多径特性所产生的无线信道的衰落是高速移动通信在技术上必须面对的一个重要问题。在诸多迅速发展的技术中,正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是目前无线通信领域中备受关注的一种对抗无线信道衰落的技术;因此,为了进一步提高通信系统对抗多径衰落的能力以保证信息传输和接收的可靠性,本文研究了基于OFDM系统的分集接收和合并技术。为了能实际应用于上海市科委的重点项目:高速图像传输,论文还完成了相应OFDM系统的Matlab仿真;选择了性能最优的最大比合并方式进行FPGA硬件设计;最后根据Synplify软件评估的资源开销情况对此设计方案进行了优化。  论文的主要内容包括:无线传输信道的特性和模型分析;OFDM技术基本原理和对抗多径衰落的机制;并在上述的基础上引入了空间分集和合并技术。论文重点讨论了合并技术的四种线性合并方式,即选择性合并,最大比合并,等增益合并,切换式合并,其中最大比合并,等增益合并方式需要通过相干检测得到支路信号的相位信息,以便对各支路进行相位补偿。本文从理论和算法的角度详细分析了这四种合并方式性能。  在上述研究的基础上,论文利用Matlab仿真软件对基于OFDM技术的分集接收系统进行了设计,它包括信号生成、信道编解码,导频插入、多径信道和噪声生成、循环前缀、上下采样滤波、调制解调、信道估计与均衡等功能部分的设计。在仿真设计的基础上,论文进一步分析了四种合并方式在OFDM系统中的性能优劣,包括多种不同信道环境,不同分集支路等情况。最后,论文选择了性能最优的最大比合并方式进行FPGA硬件设计,并根据Synplify软件评估的资源开销情况对此设计方案进行了优化。  本论文独立完成的工作有:  1.对分集接收中的最大比合并,等增益合并,选择式合并和切换式合并技术的算法在OFDM系统中的应用进行了系统地仿真,并通过理论和仿真的研究给出在OFDM系统中采用最大比合并算法是最优技术选择方案的结论,为项目的实施提供了技术支撑;  2.给出了最大比合并分集接收机的一种硬件设计方案,对此方案,论文根据Synplify软件评估结果进一步细化和优化了设计方案,通过功能仿真证明论文给出的设计在实现了项目所要求的功能同时还减少了资源开销,是一个可实用的技术方案。
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