基于FBMC的同步算法研究与实现

发布时间：2017-06-21 17:09

  本文关键词：基于FBMC的同步算法研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年里,为了满足日益增长的巨大需求,第五代移动通信系统(5G,也称IMT-2020)正在如火如荼的研究当中。正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)对第五代移动通信系统的一些新要求显得无能为力,而滤波器组多载波技术(Filter Bank Based Multi Carrier,FBMC)作为其改进技术之一正在被众多学者所研究。同步技术是FBMC系统的关键技术之一,但是目前对基于FBMC的同步算法研究非常少,少数的研究文献也只是涉及算法部分,对于同步的整体流程及硬件实现的研究更少。本文主要研究了FBMC调制系统的同步算法,首先对非常成熟的基于OFDM的同步算法进行研究,提出了AHC改进算法,并分析了其应用于FBMC系统的可行性。然后对目前已有的FBMC同步算法进行了仿真及性能对比分析,提出了一种与自适应递归小数倍频偏估计算法相联合的整数倍频偏估计算法,并给出了一种在多径衰落信道下的同步算法方案。最后在综合考虑了同步算法性能和硬件实现复杂度的情况下,给出了同步的硬件实现方案设计,并进行了FPGA实现。首先,本文简述了移动通信的发展史及5G的一些关键技术方向,分析了面对5G提出的新的挑战,FBMC技术相对于OFDM技术的优势,继而分析了针对FBMC的同步技术的研究意义和研究现状,并详细介绍了FBMC技术及其快速实现算法和与同步相关的一些基本原理。然后,基于多径衰落信道模型,本文研究了针对FBMC技术的同步算法。首先研究了基于OFDM的同步算法应用于FBMC系统的可行性。综合考虑之下,结论表明只有研究基于FBMC符号结构的同步算法才能解决问题,本文首先在多径衰落信道下对定时同步算法进行了性能仿真和分析,然后分析了如何取得小数倍频偏估计误差与估计范围的平衡,采用了一种自适应递归的方法,并且提出了与之相联合的整数倍频偏估计算法,可以对合理范围内的任意频偏进行比较准确的估计。最后给出了一种在多径衰落信道模型下的性能较优的同步方案,并验证了其正确性。最后,本文在综合考虑了算法的性能和硬件实现复杂度等因素的前提下,给出了同步算法的硬件实现方案设计,并完成了同步模块的功能验证。在综合后资源消耗合理且无时序错误的情况下,下板验证了硬件设计的正确性。
【关键词】：FBMC OFDM 定时同步 频偏估计 FPGA
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 缩略词表13-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 论文的研究背景及意义14-16
• 1.1.1 移动通信系统发展历程14-15
• 1.1.2 FBMC系统同步技术的研究意义15-16
• 1.2 基于FBMC的同步技术的研究现状16-18
• 1.3 论文的主要工作和内容安排18-20
• 第二章 FBMC基础研究及信道介绍20-33
• 2.1 多载波技术理论及ZC序列介绍20-25
• 2.1.1 OFDM技术20-21
• 2.1.2 广义多载波技术21
• 2.1.3 时频局部化多载波系统21-24
• 2.1.4 Zadoff-Chu序列特性24-25
• 2.2 FBMC系统的快速实现算法25-30
• 2.2.1 发送端调制快速实现算法25-28
• 2.2.2 接收端解调快速实现算法28-30
• 2.3 无线信道模型30-31
• 2.4 FBMC调制解调正确性验证31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 FBMC系统同步算法研究33-67
• 3.1 时频同步偏差的影响33-37
• 3.1.1 时频分析中的互模糊函数33-34
• 3.1.2 定时同步偏差的影响34-35
• 3.1.3 载波频率偏差的影响35-37
• 3.2 OFDM同步算法应用于FBMC系统37-49
• 3.2.1 基于ZC序列的定时同步算法37-40
• 3.2.2 重复冗余定时同步算法40-45
• 3.2.3 频偏估计算法45
• 3.2.4 同步算法性能仿真及可行性分析45-49
• 3.3 FBMC符号同步算法仿真及性能分析49-66
• 3.3.1 同步训练符号结构50-51
• 3.3.2 基于FBMC符号结构的同步算法51-58
• 3.3.3 频偏估计算法58-63
• 3.3.4 同步算法仿真及性能分析63-65
• 3.3.5 FBMC同步方案及分析65-66
• 3.4 本章小结66-67
• 第四章 FBMC系统同步的FPGA实现67-81
• 4.1 同步硬件实现整体方案67-68
• 4.2 同步主要模块的硬件实现架构设计68-74
• 4.2.1 定时同步模块68-70
• 4.2.2 自适应递归小数倍频偏估计模块70-71
• 4.2.3 小数倍频偏补偿模块71
• 4.2.4 FBMC解调模块71-73
• 4.2.5 整数倍频偏估计和补偿模块73-74
• 4.3 同步算法的FPGA实现74-77
• 4.3.1 硬件测试平台74
• 4.3.2 定时同步模块74-75
• 4.3.3 自适应递归小数倍频偏估计模块75-76
• 4.3.4 频偏补偿模块76
• 4.3.5 FBMC解调模块76-77
• 4.4 同步算法的功能验证77-80
• 4.5 同步算法的板级验证80
• 4.6 本章小结80-81
• 第五章 总结与展望81-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-87
• 个人简历及攻硕期间取得的研究成果87-88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙钟秀,商陆军;一种用于分布式同步的令牌算法[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1987年01期

2 段平;一个分布式实时同步算法的性能模拟[J];计算机应用与软件;1991年01期

3 罗丽云,刘虎,张树京;IEEE802.16-OFDM分组检测和符号同步算法[J];铁道学报;2005年04期

4 吕达;饶才杰;刘岩;;一种可变积分时间全球导航定位系统位同步算法[J];导弹与航天运载技术;2012年03期

5 田丽娟;杨平;;基于内插的符号同步算法设计[J];舰船电子工程;2013年01期

6 徐旦;生拥宏;鞠大鹏;吴建平;汪东升;;高效的两轮远程文件快速同步算法[J];计算机科学与探索;2011年01期

7 刘芳;冯永新;;基于影响因子的时分数据调制信号模糊抑制同步算法[J];宇航学报;2014年04期

8 刘策伦;安建平;李双焕;王宇;;高速并行接收机中的频域符号同步算法[J];空间电子技术;2013年02期

9 周娜;于文革;;基于准同步算法的交流采集系统设计[J];中国电力教育;2008年S3期

10 丁承;罗炬锋;汪磊;王营冠;付耀先;;一种应用于OFDM系统中的符号精确定时算法的FPGA实现[J];现代电子技术;2012年13期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘凯;许小东;徐佩霞;;一种基于粒子滤波的盲定时估计和符号检测算法[A];无线传感器网及网络信息处理技术——2006年通信理论与信号处理年会论文集[C];2006年

2 乔良;李明;郑辉;;编码辅助同步算法在抗干扰通信中的应用[A];第七届卫星通信新技术、新业务学术年会论文集[C];2011年

3 万增然;詹亚锋;;用于深空通信的译码辅助同步算法[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年

4 刘允;邵怀宗;彭启琮;刘甲子;;一种改进的OFDM系统符号同步算法[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集（下册）[C];2007年

5 黄欣;;基于MSK系统的同步算法研究[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集（下）[C];2008年

6 袁兆凯;李宇;隋天宇;黄海宁;;水声OFDM抗多途信道同步算法[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年

7 倪瑛;叶明;;OFDM系统中的同步算法及其仿真[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年

8 孙科;刘皓;;一种OFDM频率同步算法及实现[A];2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年

9 吴鹏;廉保旺;刘亚擎;;GPSL5信号的匹配滤波位同步算法的硬件实现[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年

10 韩洪波;倪宏;孙鹏;;一种面向MXF视频和PCM音频的唇音同步算法[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 邓灿;计算机自考《操作系统》题解[N];中国电脑教育报;2002年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 师超;无线传感器网络分布式时间同步算法研究[D];西安电子科技大学;2014年

2 李艳苹;正交频分复用系统时频同步算法的研究[D];哈尔滨理工大学;2012年

3 郑娟;宽带无线OFDM系统同步算法的研究[D];北京邮电大学;2008年

4 周恩;多径信道下OFDM系统同步算法研究[D];北京邮电大学;2006年

5 马驰翔;多天线正交频分复用无线通信系统的基带同步算法研究[D];北京工业大学;2012年

6 齐家敏;BOC信号同步算法研究与实现[D];上海交通大学;2014年

7 许炜阳;OFDM宽带无线基带接收机中的同步算法研究[D];复旦大学;2010年

8 管云峰;突发CDMA与突发OFDM接收机同步算法研究及实现[D];浙江大学;2003年

9 方继承;CPM低复杂度解调与同步算法的研究[D];国防科学技术大学;2007年

10 姚天翔;无线通信中的数字同步算法研究[D];浙江大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 岳朝栋;OFDM采样频率同步算法研究[D];电子科技大学;2015年

2 张文平;LTE标准的MIMO-OFDM系统时频同步算法的研究[D];安徽理工大学;2016年

3 马雅（Maryam Cheraghy）;OFDM系统中同步算法的分析与仿真研究[D];华中科技大学;2014年

4 蒲伟婷;基于排序模式的多通道脑电信号同步算法研究[D];燕山大学;2016年

5 范荣;基于FBMC的同步算法研究与实现[D];电子科技大学;2016年

6 范薇;连续相位调制系统中的同步算法研究[D];大连理工大学;2008年

7 马航;高动态信道条件下采样钟同步算法研究[D];西安电子科技大学;2010年

8 李明;无线网络性能监测同步算法的研究[D];上海交通大学;2008年

9 宋晓程;分数傅里叶变换域的同步算法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

10 李直;突发通信中的OFDM同步算法研究[D];西安电子科技大学;2010年

  本文关键词：基于FBMC的同步算法研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：469368