畢設(shè)開題報(bào)告

電子科技大學(xué)2011級(jí)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告表學(xué)號(hào)：姓名：學(xué)院：專業(yè)：學(xué)位論文題目OFDM符號(hào)同步SC算法仿真學(xué)位論文題目來源：1.工程技術(shù)2.理論研究3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)4.其它（在選項(xiàng)上打勾選擇）學(xué)位論文成果形式：1.硬件2.硬件+軟件3.軟件4.純論文（在選項(xiàng)上打勾選擇）學(xué)位論文研究?jī)?nèi)容OFDM系統(tǒng)的背景當(dāng)前，我們生活在一個(gè)信息通信技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，對(duì)各項(xiàng)媒體的需求也越來越多。無線移動(dòng)通信作為通信行業(yè)一個(gè)新的領(lǐng)域，正在發(fā)生著翻天覆地的變化，追求一種速度快，可以包容的用戶多的無線網(wǎng)絡(luò)正成為未來無線通信發(fā)展的目標(biāo)。為此，在上個(gè)世紀(jì)的最后十年無線通信技術(shù)展現(xiàn)了迅猛的發(fā)展勢(shì)頭，第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)取得了巨大的成功，一些發(fā)展比較成熟的無線通信系統(tǒng)比如說全球移動(dòng)通信（GSM）和IS-95，它們都是應(yīng)用了碼分多址的技術(shù)（CDMA）把我們帶入了一個(gè)有更廣闊和更大范圍連接通信服務(wù)的新時(shí)代。為了達(dá)到“在任何時(shí)間/任何地點(diǎn)都能夠進(jìn)行連接通信”的目標(biāo)，在通信領(lǐng)域的研發(fā)中，各國(guó)都投入了巨大的人力和財(cái)力。相比以前的模擬蜂窩系統(tǒng)，2G系統(tǒng)在語音通信方面以更低的損耗和更好的連接質(zhì)量提供了更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。隨后的3G系統(tǒng)在移動(dòng)終端上也表現(xiàn)出了較好的性能，各種服務(wù)的質(zhì)量都比以前的通信系統(tǒng)有質(zhì)的提高。此外，對(duì)更好質(zhì)量的多媒體服務(wù)（如高質(zhì)量視頻）的需求也驅(qū)使行業(yè)去考慮上百兆的數(shù)據(jù)傳輸率。第四代無線通信（4G）系統(tǒng)就此應(yīng)運(yùn)而生，目前已經(jīng)正式開始在國(guó)內(nèi)進(jìn)行推廣，4G在很多方面都不同于前一代的3G系統(tǒng)，如在提供的業(yè)務(wù)和自身的功能方面，它要求能夠滿足用戶隨時(shí)隨地的接入到Internet的需求，并且同時(shí)提供的質(zhì)量也是滿足高端優(yōu)質(zhì)的要求。與以前的3G進(jìn)行比較后可以發(fā)現(xiàn)，4G能夠進(jìn)行和外太空衛(wèi)星上的鏈路服務(wù)，還具有全球定位和對(duì)時(shí)的功能。4G代表了未來移動(dòng)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合的結(jié)果，提供優(yōu)質(zhì)，快速，高可靠傳輸性和高要求多媒體服務(wù)的無線通信系統(tǒng)，這些標(biāo)準(zhǔn)和需求都已經(jīng)成為了將來通信領(lǐng)域的主要發(fā)展態(tài)勢(shì)。未來無線通信的挑戰(zhàn)仍然是高速移動(dòng)下的高數(shù)據(jù)傳輸，這種挑戰(zhàn)伴隨著來自無線信道的惡劣環(huán)境，迫使需求更有效的物理層調(diào)制方案。而正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）在這種情況下被提出了，它采用了并行的數(shù)據(jù)傳輸，相比那些傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)有著許多的優(yōu)勢(shì)，而同步技術(shù)作為OFDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，廣泛受到大家的關(guān)注。二、OFDM的研究意義與目的：在無線通信技術(shù)不長(zhǎng)的發(fā)展歷史中，每個(gè)發(fā)展階段都曾出現(xiàn)過風(fēng)行一時(shí)的核心技術(shù)。過去的十年似乎成為了CDMA(碼分多址技術(shù))的時(shí)代，以CDMA為核心的IS-95系統(tǒng)成為2G技術(shù)的重要組成部分，3G技術(shù)更是成了CDMA的一統(tǒng)天下。但是，近幾年來，隨著下一代無線通信系統(tǒng)的研發(fā)，OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)大有取而代之之勢(shì)。從WLAN到WiMAX、Flash-OFDM，從LTE到B3G，還有UWB，OFDM幾乎成了新一代無線通信技術(shù)的標(biāo)志。在國(guó)外，OFDM技術(shù)的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，OFDM一直被認(rèn)為未來的4G技術(shù)之一，與英特爾支持的WiMax是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。較早采用OFDM技術(shù)包括DAB(數(shù)字廣播)和DVB(數(shù)字電視)。隨后，寬帶無線接入系統(tǒng)IEEE802.11g/a、802.16d/e、802.20(可能基于Flash-OFDM)也以O(shè)FDM/OFDMA技術(shù)為基礎(chǔ)。目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于廣播式的音頻、視頻領(lǐng)域和民用通信系統(tǒng)，主要應(yīng)用包括ADSL、ETSI標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻廣播（DAB）、數(shù)字視頻廣播（DVB）、高清晰度電視（HDTV）、無線局域網(wǎng)（WLAN）、寬帶無線接入（BWA）等?，F(xiàn)在OFDM已有許多版本已通過測(cè)試，SprintNextel及其合作伙伴Clearwire的手機(jī)網(wǎng)絡(luò)均可支持這種技術(shù)。今年年初，微軟為對(duì)抗蘋果推出的iPhone手機(jī)，推出Zune手機(jī)產(chǎn)品。這種手機(jī)就是OFDM技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)物。然而技術(shù)雖然成熟，在推廣上依然困難重重，大型移動(dòng)通訊運(yùn)營(yíng)商恐怕不會(huì)歡迎采用OFDM技術(shù)的微軟Zune手機(jī)，目前大型移動(dòng)通訊運(yùn)營(yíng)商有相當(dāng)一部分的收入來源于語音服務(wù)，而Zune手機(jī)作為4G技術(shù)的載體，具有互聯(lián)網(wǎng)語音電話(VoIP)的功能。在國(guó)內(nèi)，OFDM技術(shù)近幾年內(nèi)也引起了移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的注意，不過現(xiàn)在仍忙于實(shí)施EV-DO和HSPDA技術(shù)。OFDM在移動(dòng)通信中的應(yīng)用還處于研發(fā)階段。不過最近在數(shù)字廣播電視領(lǐng)域還是開始應(yīng)用了。面對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛的OFDM技術(shù)，我的主要研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)OFDM通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)軟件,并通過對(duì)OFDM系統(tǒng)的仿真，更好的掌握OFDM通信系統(tǒng)的發(fā)射和接收的工作原理及無線通信傳輸信道的特點(diǎn)，方便深入研究OFDM系統(tǒng)的各方面優(yōu)缺點(diǎn)，使其優(yōu)點(diǎn)得到更好的應(yīng)用，缺點(diǎn)得到改進(jìn)。三、研究的基本內(nèi)容：1.熟悉無線通信的發(fā)展歷程及發(fā)展方向，掌握多載波調(diào)制基礎(chǔ)原理。所謂載波調(diào)制，就是把普通信號(hào)（聲音、圖象）加載到一定頻率的高頻信號(hào)上，在沒有加載普通信號(hào)的高頻信號(hào)時(shí)，高頻信號(hào)的波幅是固定的，加載之后波幅就隨著普通信號(hào)的變化而變化。通常這樣就需要一整套的設(shè)備。多載波調(diào)制，就是把普通信號(hào)加載到不同頻率、不同波幅的高頻信號(hào)上。2．掌握OFDM通信系統(tǒng)的發(fā)射和接收的工作原理及無線通信傳輸信道的特點(diǎn)。OFDM中的各個(gè)載波是相互正交的，每個(gè)載波在一個(gè)符號(hào)時(shí)間內(nèi)有整數(shù)個(gè)載波周期，且每個(gè)載波的頻譜零點(diǎn)都和相鄰載波的零點(diǎn)重疊，這樣便減小了載波間的干擾。由于載波間有部分重疊，所以它比傳統(tǒng)的FDMA提高了頻帶利用率。OFDM的頻譜示意圖如圖3所示。為了增加數(shù)據(jù)的吞吐量，提高數(shù)據(jù)傳輸速度，OFDM又采用了一種稱為HOMEPLUG的技術(shù)，對(duì)所有將要發(fā)送信號(hào)的載波進(jìn)行合并處理，把眾多的子信號(hào)合并成一個(gè)獨(dú)立的傳輸信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。由于將傳輸數(shù)據(jù)分配到許多正交的子信道上，從而可以將頻率選擇性衰落引起的突發(fā)誤碼分散到不相關(guān)的子信道上，改變?yōu)殡S機(jī)性誤碼，有效地減少和克服了碼間干擾帶來的影響。而無線信道的兩個(gè)基本特征即多徑效應(yīng)和時(shí)變性。多徑效應(yīng)即接收機(jī)所接收到的信號(hào)是通過直射、反射、折射等不同的路徑到達(dá)接收機(jī)的。這些幅度衰減和時(shí)延各不同的信號(hào)相互重疊，產(chǎn)生干擾，造成接收端判斷錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。這種特性稱為信道的時(shí)間彌散性（TimeDispersion），同一個(gè)信號(hào)中不同的頻率成分體現(xiàn)出不同的衰落特性，在信號(hào)帶寬接近和超過信道相干帶寬處，會(huì)產(chǎn)生頻率選擇性衰落（FrequencySelectiveFading）。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，多徑效應(yīng)對(duì)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)產(chǎn)生時(shí)延擴(kuò)展，造成接收端碼間干擾（ICI，Inter-CodeInterference）。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率非常高時(shí)，收端信號(hào)波形重疊程度將進(jìn)一步加深，信號(hào)間干擾將更加嚴(yán)重。所以時(shí)間彌散是使無線信道傳輸速率受限的主要原因之一。時(shí)變性在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的具體體現(xiàn)就是多普勒頻移(Dopplershift)。這樣就造成了信道的頻率彌散性。多普勒頻移對(duì)載波頻偏敏感的通信系統(tǒng)性能會(huì)產(chǎn)生很大的影響。3．學(xué)習(xí)MATLAB語言，掌握MATLAB在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用。Matlab一個(gè)高級(jí)的距陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個(gè)較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序(M文件)后再一起運(yùn)行。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C＋＋語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與C＋＋語言極為相似，而且更加簡(jiǎn)單，更加符合科技人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。使之更利于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是MATLAB能夠深入到科學(xué)研究及工程計(jì)算各個(gè)領(lǐng)域的重要原因。同時(shí)MATLAB是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++。在計(jì)算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會(huì)大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如距陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運(yùn)算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動(dòng)態(tài)仿真等。4．利用MATLAB軟件編寫界面，設(shè)計(jì)OFDM系統(tǒng)各個(gè)模塊，開發(fā)出實(shí)驗(yàn)軟件。在MATLAB的開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個(gè)文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對(duì)性對(duì)起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5。而且MATLAB對(duì)許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。一般來說，他們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評(píng)估不同的方法而不需要自己編寫代碼。最近的MATLAB7.0及以上版本就包括了一些針對(duì)仿真OFDM系統(tǒng)的新模塊，可以是仿真能力大大提升。四、研究步驟、方法及措施：1.文獻(xiàn)研究：通過對(duì)參考文獻(xiàn)的閱讀與研究，熟悉無線通信，掌握多載波調(diào)制基礎(chǔ)原理和OFDM通信系統(tǒng)的發(fā)射和接受