FBMC通信系统中定时同步的设计与实现

摘要

近年来，正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术成为无线通信领域的热门调制技术，但该技术引入了循环前缀（Cyclic Prefix，CP），牺牲了系统的频谱效率，并且OFDM系统使用的矩形窗导致了严重的系统频谱的泄露问题。为了解决OFDM的上述技术缺陷，滤波器组多载波（Filter Bank Multicarrier，FBMC）调制技术应运而生。相较于传统的OFDM技术，采用交错正交幅度调制（Offset QuadratureAmplitude Modulation，OQAM）技术的FBMC通信系统具有很多优点，比如：不需要添加循环前缀，因而具有较高的系统频谱效率；使用原型滤波器组，因而具有较低的旁瓣功率。
　　针对FBMC通信系统的这些特点，本文通过搭建硬件平台来构造完整的系统技术方案，并在实际场景下对系统的相关特性进行实验，从而验证FBMC通信系统的技术优势。本文主要完成了FBMC通信系统中定时同步模块的设计与实现。
　　本文分析了定时误差对通信系统性能的影响，阐述了定时同步的整体流程，并指出了定时同步的两个关键之处，分别是导频符号的构造和同步算法的实现。然后对几种基于数据辅助的定时同步算法进行了研究，并对由Tonello和Rossi提出并命名的TR算法进行了仿真，验证了算法的可行性和性能。然后基于FPGA芯片对定时同步模块进行了设计，包括系统参数设计和接口设计，最后完成了模块的实现，其结果与MATLAB仿真的结果保持一致，从而完整的实现了FBMC通信系统中的定时同步模块。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

常见术语或缩略语解释：

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 FBMC系统的研究现状

1.3 定时同步技术的研究现状

1.4 章节安排

2 FBMC通信系统

2.1 FBMC通信系统的技术优势

2.2 FBMC通信系统的基本原理

2.3 本章小结

3 定时同步

3.1 同步技术简介

3.2 定时误差对系统性能的影响

3.3 定时同步的整体流程

3.4 导频符号的构造

3.5 基于数据辅助的同步算法研究

3.6 算法仿真结果与分析

3.7 本章小结

4 定时同步的设计与实现

4.1 总体设计方法

4.2 FPGA简介

4.3 定时同步的实现

4.4 测试与分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文的主要贡献

5.2 进一步工作建议

致谢

参考文献

附录Ⅰ攻读学位期间参与科研项目