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WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)作为全球最先使用基于OFDMA的宽带移动技术,给无线城域网( Wireless Metropolitan Area Network,WMAN)提供了高效的宽带移动接入方案。它可以在移动和固定的环境中满足高速的数据、视频等业务的需求,兼具了宽带、移动和IP化的特点,具有广阔的应用前景,是一种很有发展潜力的无线接入技术。 文章以移动WiMAX(IEEE802.16e协议)为主体,研究其影响性能的关键因素之一的同步算法。本文首先介绍了WiMAX技术的标准,发展以及现状,接着,对WiMAX的物理层的关键技术和OFDMA系统的原理做了相应的介绍,然后引入WiMAX的同步算法。在实际的城域网建设当中,由于相邻基站的影响,前导时域序列不再具有三段伪周期特性,在这种情况下传统的SC自相关帧检测算法失效。本文针对TU(Typical Urban)多径信道和扇区干扰的情况下提出一套同步算法,并且讨论了该算法的性能。 同时,现今 WiMAX同步算法的理论研究很多,但对其硬件实现的讨论偏少,正是在这种背景之下,本文对 WiMAX同步算法的硬件实现提出了一套完整的解决方案。基于FPGA架构,设计了自相关模块,互相关模块,频偏估计等模块,并且在Modelsim平台上进行了仿真,具有结构灵活,算法效率高,通用性较强等特点。同时它的开发周期较短,系统易于维护和扩展,适合于实时信号处理。本文的主要内容如下: 1)对WiMAX物理层OFDMA涉及的子载波,子信道,帧结构,子载波分配等重要概念进行解读,对OFDMA系统的基本原理和模型进行阐述和分析,给出下行基带系统的实现方案,形成较为完整的OFDMA物理层理论体系。 2)针对TU多径信道和扇区干扰,对 WiMAX系统的OFDMA同步算法进行深入研究,从实现复杂度和占用的资源情况提出结构合理、性能优良且适用于城域网建设的同步算法。 3)基于专业的FPGA开发平台QuartusII8.0和Verilog HDL硬件描述语言,对同步中的帧检测,粗符号同步,精细符号同步,小数倍频偏估计,整数倍频偏估计进行FPGA设计。 4)基于Matlab仿真平台,构建WiMAX通信系统模型,验证同步算法的性能;同时,编写testbanch,在业界最流行的硬件平台仿真工具Modelsim进行FPGA各模块的仿真和验证。