面向抗干扰通信的SC-FDE和OFDM组合传输方案设计与实现
发布时间：2020-12-18 21:06
未来的信息化战争在抗干扰、信息速率、安全性等方面对军用通信系统的性能提出了更高的要求。正交频分复用（OFDM）系统是一种能抵抗频率选择性衰落的高速率传输系统,在频谱成形方面具有单载波传输无法匹敌的优势。单载波频域均衡（SC-FDE）系统结合了单载波技术和OFDM技术的优点,是高速无线通信系统中一种极具竞争力的方案。本文综合考虑了SC-FDE和OFDM两个通信系统的性能和优缺点来对抗军事通信中复杂的干扰信道情况。设计并实现了一种面向抗干扰通信的SC-FDE和OFDM组合传输方案,并设计了合适的系统参数和帧格式。搭建了OFDM和SC-FDE的仿真平台,对多径信道进行了数学建模,通过各算法下系统的性能和实现复杂度进行算法选型,确定了最终的系统设计方案。针对窄带干扰情况利用OFDM技术选择子载波来传输业务信息,利用SC-FDE技术传递子载波调度等控制信息,并设计了控制信道信息的传输协议。本文针对低信噪比下系统的同步捕获问题,设计了导频GHG序列并进行了同步捕获性能仿真验证,最后利用此序列设计了双系统同步捕获方案。以仿真系统设计方案为参考,在FPGA平台上采取自顶向下的设计方式,搭建了系统框架并...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１系统组成??各个部分的功能为：ＤＤＣ单元实现４路业务信道主通道、１路业务备用通道??
相邻子载波的频率间隔为子载波上符号间隔的倒数，那么各子载波的频谱是相互??重叠的，这种重叠显著提高了频谱效率。??以ＭＱＡＭ调制方式为例，产生ＯＦＤＭ信号的原理如下图２－２所示。系统整??体上等价于Ｎ路并行的ＭＱＡＭ系统，每个子系统相互独立，分担了?１／Ｎ的信源??数据。??＿ＥＪＡ＿＿＾?ｍｑａｍ?－ＡＭ??Ａ??／？??串?，，??ｋ?并?ｖ＃?ｓ（ｆ）???？？变?？?ＭＱＡＭ?—Ｕ????换．?卜?＂??，ＭＱＡＭ??ｉ?Ｌ??ＪＮ－＼??图２－２?ＯＦＤＭ调制过程（多路调制）??在时间［０，７；］内，第ｉ个子载波上己调的ＭＱＡＭ信号可以表示为：??ｓｉ?（０?＝?Ａｃ?Ｓ（ｆ）?ｃｏｓＱ－ｎｆｆ）?－?Ａｉｓ?ｇ（ｔ）?ｓｉｎ（２＾ｙ：〇??＝?Ｒｅ｛［４ｆ＋八?（２－１）??＝?Ｒｅ｛４ｇ（〇＾２＾｝??其中，木＝六＆＋；７＾是发送的ＭＱＡＭ信号的星座点，心和分别是??ＭＱＡＭ调制信号的同相分量（Ｉ路）和正交分量（Ｑ路）；／＝乂＋／４＾是第ｉ路??的载波频率；ｇ（ｔ）是脉冲成型滤波器的冲激响应，一般情况下釆用矩形脉冲成型，??６??
?（２－４）??意味着我们可以先得到整个ＯＦＤＭ信号的复包络，之后通过Ｉ／Ｑ调制得到??ＯＦＤＭ信号，这为ＯＦＤＭ的调制提供了一种全新的思路，如图２－３所示，接收??端的处理则是相应的逆处理。??——??ｅＪ°??４）仏??＾?，?Ｉ?ｅＪ２＾＇?Ｉ?ｅｉ２＾＇???????ｅｊｌｚ（Ｎ－＼）ｓｆｉ??图２－３?ＯＦＤＭ调制过程（先获得复包络）??ＯＦＤＭ系统输出信号是多路子载波信号的叠加。当这些信号的相位一致的??时候，叠加信号的峰值功率远远大于信号的平均功率，因而峰值功率和平均功率??的比值比较大，所以ＯＦＤＭ系统的发射机对功率放大器的线性动态范围要求很??高。如果功放的范围不能满足要求，输出信号会发生非线性畸变，进而叠加信号??的频谱会发生变化，破坏子载波之间的正交性［１１］。同时高峰均比的信号需要接收??机更高分辨率的Ａ／Ｄ变换器，增大了接收机前端电路的实现复杂度。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]TD-LTE系统Turbo速率匹配算法及DSP实现[J]. 李小文,王振宇. 电子技术应用. 2012(05)
[2]可视化OFDM通信仿真系统的设计与实现[J]. 王保财,王佩. 计算机与信息技术. 2012(02)
[3]循环冗余校验CRC算法分析及实现[J]. 李晓珍,苏建峰. 中国科技信息. 2010(13)
[4]LTE系统中的软解调研究[J]. 张红霜. 电子测试. 2010(06)
[5]QPP交织器的性能分析[J]. 王视环,宋荣方. 吉林大学学报(信息科学版). 2010(03)
[6]具有认知干扰躲避能力的MC-CDMA系统[J]. 张洋祥,易玉燕,韩鹏. 电子技术应用. 2009(07)
[7]无线信号服从瑞利分布的验证方法[J]. 李成杰,裴峥. 通信技术. 2009(05)
[8]基于IEEE802.11g的OFDM系统峰均比降低方法[J]. 董伟杰,王琼. 电视技术. 2008(07)
[9]基于FPGA的CRC算法的实现[J]. 顾文斌,王怡,马莉. 计算机与现代化. 2008(05)
[10]改进型JAKES模型在OFDM系统中的仿真[J]. 夏喆,朱晓明,张海涛. 电子科技. 2007(12)
博士论文
[1]基于宽带无线信道的多载波调制理论与技术研究[D]. 张丙峰.山东大学 2008
硕士论文
[1]OFDM同步算法研究[D]. 刘田.江西理工大学 2012
[2]LTE高速Turbo码译码器设计与仿真[D]. 张倩.北京邮电大学 2011
[3]单载波频域均衡（SC-FDE）技术的研究[D]. 崔璐.西安电子科技大学 2009
本文编号：2924610
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１系统组成??各个部分的功能为：ＤＤＣ单元实现４路业务信道主通道、１路业务备用通道??
相邻子载波的频率间隔为子载波上符号间隔的倒数，那么各子载波的频谱是相互??重叠的，这种重叠显著提高了频谱效率。??以ＭＱＡＭ调制方式为例，产生ＯＦＤＭ信号的原理如下图２－２所示。系统整??体上等价于Ｎ路并行的ＭＱＡＭ系统，每个子系统相互独立，分担了?１／Ｎ的信源??数据。??＿ＥＪＡ＿＿＾?ｍｑａｍ?－ＡＭ??Ａ??／？??串?，，??ｋ?并?ｖ＃?ｓ（ｆ）???？？变?？?ＭＱＡＭ?—Ｕ????换．?卜?＂??，ＭＱＡＭ??ｉ?Ｌ??ＪＮ－＼??图２－２?ＯＦＤＭ调制过程（多路调制）??在时间［０，７；］内，第ｉ个子载波上己调的ＭＱＡＭ信号可以表示为：??ｓｉ?（０?＝?Ａｃ?Ｓ（ｆ）?ｃｏｓＱ－ｎｆｆ）?－?Ａｉｓ?ｇ（ｔ）?ｓｉｎ（２＾ｙ：〇??＝?Ｒｅ｛［４ｆ＋八?（２－１）??＝?Ｒｅ｛４ｇ（〇＾２＾｝??其中，木＝六＆＋；７＾是发送的ＭＱＡＭ信号的星座点，心和分别是??ＭＱＡＭ调制信号的同相分量（Ｉ路）和正交分量（Ｑ路）；／＝乂＋／４＾是第ｉ路??的载波频率；ｇ（ｔ）是脉冲成型滤波器的冲激响应，一般情况下釆用矩形脉冲成型，??６??
?（２－４）??意味着我们可以先得到整个ＯＦＤＭ信号的复包络，之后通过Ｉ／Ｑ调制得到??ＯＦＤＭ信号，这为ＯＦＤＭ的调制提供了一种全新的思路，如图２－３所示，接收??端的处理则是相应的逆处理。??——??ｅＪ°??４）仏??＾?，?Ｉ?ｅＪ２＾＇?Ｉ?ｅｉ２＾＇???????ｅｊｌｚ（Ｎ－＼）ｓｆｉ??图２－３?ＯＦＤＭ调制过程（先获得复包络）??ＯＦＤＭ系统输出信号是多路子载波信号的叠加。当这些信号的相位一致的??时候，叠加信号的峰值功率远远大于信号的平均功率，因而峰值功率和平均功率??的比值比较大，所以ＯＦＤＭ系统的发射机对功率放大器的线性动态范围要求很??高。如果功放的范围不能满足要求，输出信号会发生非线性畸变，进而叠加信号??的频谱会发生变化，破坏子载波之间的正交性［１１］。同时高峰均比的信号需要接收??机更高分辨率的Ａ／Ｄ变换器，增大了接收机前端电路的实现复杂度。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]TD-LTE系统Turbo速率匹配算法及DSP实现[J]. 李小文,王振宇. 电子技术应用. 2012(05)
[2]可视化OFDM通信仿真系统的设计与实现[J]. 王保财,王佩. 计算机与信息技术. 2012(02)
[3]循环冗余校验CRC算法分析及实现[J]. 李晓珍,苏建峰. 中国科技信息. 2010(13)
[4]LTE系统中的软解调研究[J]. 张红霜. 电子测试. 2010(06)
[5]QPP交织器的性能分析[J]. 王视环,宋荣方. 吉林大学学报(信息科学版). 2010(03)
[6]具有认知干扰躲避能力的MC-CDMA系统[J]. 张洋祥,易玉燕,韩鹏. 电子技术应用. 2009(07)
[7]无线信号服从瑞利分布的验证方法[J]. 李成杰,裴峥. 通信技术. 2009(05)
[8]基于IEEE802.11g的OFDM系统峰均比降低方法[J]. 董伟杰,王琼. 电视技术. 2008(07)
[9]基于FPGA的CRC算法的实现[J]. 顾文斌,王怡,马莉. 计算机与现代化. 2008(05)
[10]改进型JAKES模型在OFDM系统中的仿真[J]. 夏喆,朱晓明,张海涛. 电子科技. 2007(12)
博士论文
[1]基于宽带无线信道的多载波调制理论与技术研究[D]. 张丙峰.山东大学 2008
硕士论文
[1]OFDM同步算法研究[D]. 刘田.江西理工大学 2012
[2]LTE高速Turbo码译码器设计与仿真[D]. 张倩.北京邮电大学 2011
[3]单载波频域均衡（SC-FDE）技术的研究[D]. 崔璐.西安电子科技大学 2009
本文编号：2924610
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