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SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业设计说明书研究学院：专业：学生姓名：学号：指导教师：201年月摘要随着移动通信系统的发展，人们对高速率业务的要求越来越高，OFDM技术得到广泛的应用。LTE，UMB，Wimax系统以及未来的4G均采用了OFDM技术作为其关键技术。关键词：OFDMA，时间同步，频率同步，同步估计，同步补偿摘要IAbstractWiththedevelopmentofmobilecommunicationsystems,thedemandingforhigh-speedserviceishigherandhigher,whichcausetheOFDMtechnologyiswidelyused.LTE,UWB,Wimaxand4GsystemsandarealltakingOFDMtechnologyastheirkeytechnology.Keywords:OFDMA,timesynchronization,estimationsynchronization,frequencysynchronization,compensation.AbstractIIAbstractIII目录摘要...........................................................................................................IABSTRACT（英文摘要）............................................................................II目录.........................................................................................................IV第⼀章绪论..............................................................................................11.1研究背景.....................................................................................................11.2本文内容及主要工作.................................................................................3第二章OFDMA系统概述..........................................................................52.1OFDMA的基本原理及其关键技术...........................................................52.2OFDMA的具体实现框图...........................................................................62.3OFDMA系统的子载波分配方式...............................................................82.4OFDMA系统同步技术概述.......................................................................9第三章OFDMA上行链路同步误差的影响..............................................123.1系统模型...................................................................................................123.2定时偏移的影响.......................................................................................143.3载波频率偏移的影响...............................................................................153.4采样频率误差的影响...............................................................................17第四章OFDMA上行链路同步估计算法..................................................194.1基于子载波块状分配的OFDMA系统同步估计算法...........................194.1.1基于接收信号相关性检测的最大似然同步估计算法...................194.1.2基于前导序列的估计算法...............................................................204.2基于子载波交织分配的OFDMA系统同步估计算法...........................234.3基于子载波伪随机分配的OFDMA系统同步估计算法.......................25第五章OFDMA系统上行链路同步补偿算法...........................................285.1基于子载波块状分配的接收端同步补偿算法.......................................285.2基于干扰消除的频域补偿算法...............................................................31目录IV第六章系统仿真.....................................................................................33第七章全文总结.....................................................................................37参考文献..................................................................................................38致谢.........................................................................................................40目录V第⼀章绪论1.1研究背景无线通信的发展历史可以追溯到19世纪80年代赫兹所做的基础性试验，以及马可尼所做的研究工作。移动通信的始祖马可尼首先证明了在海上轮船之间进行通信的可行性。自从1897年马可尼实验室证明了运动中的无线通信的可应用性以来，人类就开始了对移动通信的兴趣和追求。20世纪20年代末，奈奎斯特提出了著名的采样定理，成为我们迈向数字化时代的金钥匙。20世纪70年代出现了第一个蜂窝移动通信，它采用频分多址的接入方式。其传输的无线信号为模拟量，因此人们称它为模拟通信系统，也称为第一代移动通信系统（1G）。这种系统的典型代表有美国的AMPS系统、欧洲的TACS系统等。移动通信市场的迅速发展，对移动通信技术提出了更高的要求。由于模拟系统本身的缺陷，如频谱效率低、网络容量有限、保密性差、体质混杂、不能国际漫游等，使得模拟系统无法满足人们的需求。为此广大移动通信领域的有识之士在20世纪90年代初开发出了基于数字通信的移动通信系统，即数字蜂窝移动通信系统，也称为第二代移动通信系统（2G）。第二代数字蜂窝移动通信系统一经推出就倍受关注，得到了迅猛的发展，短短十几年就成为世界范围的、最大的移动通信网。其中最有代表性的是GSM系统和CDMA系统。GSM系统的空中接口采用时分多址接入方式，到目前为止，GSM还是世界最大的移动网。CDMA采用的是码分多址接入方式，是由美国高通公司提出的。CDMA技术采用相互准正交的地址码来完成对用户的识别，这种技术带来的好处有:多种形式的分集（时间，空间和频率），低的发射功率，保密性，软切换，大容量，话音激活技术，频率复用及扇区化，低的信噪比需求，软容量。这些特性在满足用户需求方面具有独特的优势，因而得到迅速发展。当今的3G技术大多采用了CDMA的无线接入方式。随着人们对数据通信业务的需求日益提高，几千比特每秒的数据传输第一章绪论1能力己经不能满足用户对于高速率数据传输的需要，一些新的技术如IP等不能有效实现，这些需要是高速率移动通信系统发展的市场动力。在此情况下，具有9~150kbps传输能力的GPRS系统和其他系统开始出现，并成为向第三代移动通信系统过渡的2.5G系统。第三代移动通信系统中，CDMA是主流的多址接入技术，CDMA系统使用扩频通信技术，用于对抗外来强干扰和保密。由于CDMA有上述许多技术上的优点，第三代移动通信系统主要采用宽带CDMA技术。第三代移动通信系统的主流技术有:欧洲和日本提出的WCDMA技术，北美提出的基于IS-95CDMA的cdma2000技术以及我国提出的具有自主知识产权的TD-SCDMA系统。第三代移动通信技术具有更宽的带宽，其传输速率最低可以达到384kbps，最高达到2Mbps，带宽可达5M以上。它不仅能传输语言，还能传输数据，从而可以提供快捷、方便的无线应用。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一主要特点，它能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频谱利用率，提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接，满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。3G的局限性主要有以下几个方面：第一，难以达到较高的通信速率。由于3G采用的是CDMA技术，CDMA本身是一个自干扰系统，所有的移动用户都占用相同的时隙和频率，因此在系容量有限的情况下，用户数越多，越难达到较高的通信速率，不能满足用户对高速多媒体业务的需求。第二，难以提供动态范围多速率业务。由于3G的接入网空中接口对核心网速率有限制，很难提供多种QoS的各种速率的业务。第三，难以实现不同频段不同业务环境间的无缝切换。由于采用不同频段具有不同业务的环境，需要用户终端配置相应不同的软件、硬件模块，3G终端目前不能实现多业务环境的不同配置。第一章绪论23G的这些局限性，希望在第四代移动通信系统（4G）中得到较好的解决，来满足高速数据和高分辨率的多媒体服务的需求。目前业界对4G的定义从不同的角度给出了多种提法。简而言之，4G是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路。这种新网络可使电话用户以无线形式实现全方位虚拟连接。4G最突出的特点之一，就是网路传输速率达到了前所未有的1Gbps，完全能够满足用户的上网需求。4G系统总的技术目标和特点可以概括为：系统应具有更高的数据率、更好的业务质量（QoS）、更高的频谱利用率、更高的安全性、更高的智能性、更高的传输质量、更高的灵活性；4G系统应能支持非对称性业务，并能支持多种业务；4G系统应体现移动与无线接入网和IP网络不断融合的发展趋势[1][2]。1.2本文内容及主要工作作为第四代移动通信系统的关键技术之一，OFDMA技术正是本课题的研究主题。由于OFDMA系统具有自适应调整子载波[3]