高速环境下无线通信系统的同步技术研究

发布时间：2017-07-17 01:00

  本文关键词：高速环境下无线通信系统的同步技术研究

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【摘要】：随着移动互联网的快速发展,人们对移动通信技术的要求越来越高。车联网作为移动互联网的一部分,随着人们对安全需求和多媒体通信需求越来越强烈,人们对车辆通信的质量要求也在不断提高。 针对车辆通信这种在高速环境下无线通信的常见应用,当前对其无线通信技术的研究主要集中在LTE和IEEE802.11p上。LTE作为准4G无线通信技术标准,其引入了OFDM和MIMO等关键技术,显著增加了数据传输速率,并支持多种带宽分配,频谱配置灵活,支持高移动性和低时延。802.11p从802.11a扩充修改而来,其保护间隔增加了一倍,采用64点的OFDM技术,增强了车载环境下抵抗多径传播和多普勒效应的能力。 不管是LTE还是IEEE802.11p,其物理层均采用了OFDM技术。OFDM作为一种频率复用技术,在现代无线通信恶劣的环境及有限频谱资源的情况下凭借其较好的抗衰落、抗干扰能力以及较高的频谱利用率,己经成为高速数据传输系统的关键技术。由于OFDM的子载波相互正交,因此对于频率偏差十分敏感,通信系统收发两端的频率偏移,尤其是高速移动导致的多普勒频移,都会使得OFDM子载波之间的正交性遭到破坏,形成子载波间干扰ICI,使解调性能迅速恶化。因此同步技术成为车辆通信高速环境下的关键技术 针对这样的情况,论文从以下方面对这个问题进行了研究：论文首先介绍了车辆通信中常用的两种技术LTE和802.11p的物理层结构以及他们共同采用的OFDM技术的基本原理；其次调研分析了无线环境下OFDM技术的同步研究,主要是对数据辅助的同步算法进行了理解与分析；然后在研究已有的同步算法的基础上,根据LTE的帧结构特点,给出了LTE下一种基于主同步序列和参考信号联合估计频率偏移的频率同步算法,并进行了仿真验证。对于车辆通信802.11p协议,我们对采用的载波频率同步算法和相位跟踪算法进行了FPGA的硬件实现,并对算法的硬件实现通过视频传输进行了相应的验证。
【关键词】：车辆通信 LTE802.11p 频率同步 FPGA
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 本文的主要内容及章节安排13-15
• 第二章 高速环境下车辆无线通信系统15-29
• 2.1 OFDM技术的基本原理15-19
• 2.2 LTE下行物理层协议概述19-22
• 2.2.1 LTE帧结构19-20
• 2.2.2 时隙结构与物理资源20-21
• 2.2.3 参考信号和同步序列21-22
• 2.3 802.11p的物理层介绍22-25
• 2.3.1 系统参数22-23
• 2.3.2 子载波分配23-24
• 2.3.3 帧结构24-25
• 2.4 无线信道的传输特性25-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第三章 LTE通信系统的同步算法研究29-37
• 3.1 OFDM系统的同步算法及其分类29-30
• 3.2 数据辅助的频偏估计方法30-32
• 3.2.1 Schmidl同步算法30-31
• 3.2.2 P.H.Moose算法31-32
• 3.2.3 基于导频的同步算法32
• 3.3 频率同步算法在LTE下的实现32-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第四章 基于802.11p的频率同步算法研究与实现37-53
• 4.1 开发环境及整体系统搭建37-40
• 4.1.1 FPGA开发环境37
• 4.1.2 802.11p车辆通信原型机系统37-40
• 4.2 802.11p频率同步算法描述40-43
• 4.2.1 时域载波同步算法40-42
• 4.2.2 频域相位跟踪算法42-43
• 4.3 频率同步算法的FPGA硬件实现43-48
• 4.3.1 载波同步的FPGA实现43-47
• 4.3.2 相位跟踪的FPGA实现47-48
• 4.4 硬件实现结果及遇到的问题48-51
• 4.4.1 实验结果验证48-50
• 4.4.2 遇到的问题50-51
• 4.5 本章小结51-53
• 第五章 总结和展望53-57
• 5.1 论文工作总结53-54
• 5.2 下一步研究展望54-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-63
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录63

【共引文献】

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本文编号：551244