OFDM同步系统的FPGA设计与仿真开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

无线通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽要宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的。新一代的无线通信系统应该具备更灵活的可变速率，更丰富的业务和更快的传输速率。随着集成数字电路和数字信号处理器件的迅猛发展，正交频分复用技术（OFDM）以其传输速率高，抗频率选择性衰落或窄带干扰能力强等特点收到了近年来越来越广泛的关注。

OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。目前已经被广泛应用于广播式的音、视频领域和民用通信系统，主要包括：非对称性的数字用户环路(ADSL)、ETSI标准的数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视（HDTV）、无线局域网技术美国的IEEE802.11a/g标准的无限本地环路（WLAN）、电力通信等。在数字蜂窝移动通信系统方面，OFDM技术曾经作为第三代移动通信（3G）的备选技术，只是由于当时技术不成熟而未被采纳。由于OFDM的频率利用率最高，又适用于FFT算法处理，近年来在多种系统得到成功的应用，在理论和技术上已经成熟。因此，3GPP/3GPP2成员多数推荐OFDM作为第四代移动通讯无线接入技术之一。目前，OFDM技术在4G LTE技术中已得到使用，是LTE三大关键技术之一，预计在5G仍然作为主要的调制方式。

整个OFDM中，最关键的部分是同步系统。OFDM系统由于其子载波间隔较小，并且相互之间的正交性要求严格，所以OFDM系统对时间和频率的同步要求较高，否则会对整个系统的传输性能造成严重的影响。所以解决OFDM系统的同步问题就显得十分的必要。准确高效的算法是数据可靠快速传输的前提。由于多载波调制技术要求子载波之间保持正交，因此对其子载波频偏，这使得其对相位噪声的影响更加敏感。所以通信系统自身的收发机振荡器带来的相位噪音就会使子载波间的正交性遭到破坏。仅频偏就能使信噪比大幅下降。FPGA作为大规模可编程逻辑器件，拥有体系结构和逻辑单元灵活，集成度高，适用范围广，质量稳定及可在线测试等特点。广泛用于产品的设计与检测，算法的实现等。因此，我们就需要设计一套基于FPGA的OFDM系统，找到设计方案与性能优良的多载同步算法，同时，对此系统进行抗干扰设计，通过检测子载波的干扰情况，传输数据时使用未被干扰子载波进行来达到抗干扰的目的。为实际搭建OFDM系统提供有效依据。

2. 研究的基本内容与方案

研究（设计）的基本内容、目标：OFDM技术是实现高速数据传输的一种非常有效的手段，它利用许多并行的、低速率数据传输的正交子载波来实现一个高速率的数据通信。OFDM可以将一个频率选择性信道划分为多个频率平坦的衰落信道，使信道均衡变得比较容易。本次设计我们需要对OFDM系统的构成、工作原理及同步技术进行研究。利用FPGA设计一个OFDM同步系统并进行仿真，找出优良的算法与信号抗干扰的解决方法。

拟采用的技术方案及措施：设计OFDM同步系统时，为避免码间串扰，我决定通过降低码元速率是码间串扰影响降低，同时在每个OFDM符号间加入一个保护间隔，避免子载波间的正交性遭到破坏。OFDM的同步技术中，决定采用载波同步（接收端的振荡频率与发送载波同频同相），样值同步（接收端和发射端的抽样频率一致）和符号同步（IFFT和FFT起止时刻一致）。同时由于OFDM系统对频偏很敏感，所以我们准备使用相干检测法进行检测，并且检测时，为了提高精度，还需要进行信道估计和编码。最后，为了提高该系统的抗干扰性能，我将通过检测子载波的干扰情况，传输数据时使用未被干扰子载波进行来达到抗干扰的目的。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的ofdm系统相关理论。

确定方案，完成开题报告。

第4－8周：研究ofdm系统的组成、工作原理及同步技术。

4. 参考文献（12篇以上）