LTE系统中OFDM信道的研究开题报告

毕业设计开题报告题目LTE系统中OFDM信道的研究_____学生姓名吴睿学号P111813758所在院(系)电气工程学院专业班级11通信二班指导教师袁秀娟LTE系统中OFDM信道的研究一、选题的目的、意义及国内外对本课题涉及问题的研究现状：1.选题的目的：LTE(LongTermEvolution,长期演进)项目是3G的演进，是3.9G的全球标准,它改进并增强了3G的空中接入技术，提高数据传输速率，降低系统时延，增大系统容量，使得移动通信与宽带无线接入技术做到完美的融合，被视作从3G向4G演进的主流技术。LTE主要采用OFDM和MIMO等关键技术。LTE的研究，包含了一些普遍认为很重要的部分，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。我认为，虽然当前我国的4G业务已经在全面普及中，但不论是覆盖面积、稳定状况，还是传输速率，都还有非常大的提升空间，所以我选择了LTE中的OFDM信道这一研究课题，希望能够在LTE项目的传输速率及稳定状况上有所提高。2、选题的意义：3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPPLTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz多种带宽。正交频分复用技术OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)，实际上是MCMMulti-CarrierModulation，多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。包括以下类型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多带-OFDM。OFDM中的各个载波是相互正交的，每个载波在一个符号时间内有整数个载波周期，每个载波的频谱零点和相邻载波的零点重叠，这样便减小了载波间的干扰。由于载波间有部分重叠，所以它比传统的FDMA提高了频带利用率。在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高系统性能。作为3G时代之后的下一代无线通信系统中的重要标准之一，LTE系统其在未来无线通信产业的前景和地位已经得到公认，因此对LTE系统中OFDM信道的研究具有相当重要的意义。2.国内外现状研究：4G是真正意义的高速移动通信系统，用户速率20Mbps。4G支持交互多媒体业务，高质量影像，3D动画和宽带互联网接入，是宽带大容量的高速蜂窝系统。2005年初，NTTDoCoMo演示的4G移动通信系统在20KM/小时下实现1Gbps的实时传输速率，该系统采用4X4天线的MIMO技术和VSF-OFDM接入的技术[1][2][3]。目前，移动无线技术的演进路径主要有三条：一是WCDMA和TD-SCDMA，均从HSDPA演进至HSDPA+，进而到LTE[4]；二是CDMA2000沿着EV-DORev.0/Rev.A/Rev.B，最终到UMB[5]（Motorola最近提出的新方案是，CDMA2000也通过一定方式演进到LTE，3GPP2也基本放弃了UMB的计划[6]）；三是802.16m的WiMAX路线[7]。这其中LTE拥有最多的支持者，WiMAX次之[8]。LTE是由爱立信、诺基亚西门子、华为等世界主要电信设备生产商开发的技术，CDMA阵营的阿尔卡特朗讯和北电网络也有投入。CDMA近年来日渐失势，阿尔卡特朗讯已经在上周冲减了37亿美元与CDMA技术标准相关的资产，并将和日本NEC建立研发LTE的合资公司。全球众多运营商对LTE技术极为关注，国际国内的设备制造商以及终端制造商，大多数将LTE的产品路标定为在2010年前后形成商用能力[9]。华为表示，LTE产业价值链将在2010年基本成熟并开始商用，并在2011年形成一定的市场规模[10]。爱立信则希望成为商用设备的领先者，预计其将在2009年推出LTE商用系统。在终端方面，三星电子计划于2010年最终推出小型化的LTE手机，外观与目前常见的手机相似。三星电子采取了逐步推进的LTE终端发展路线，将于今年推出体积较大的LTE原型样机以进行性能测试。明年将推出LTE的数据卡产品。NTT表示，其目标是在2009年推出LTE的商用服务。为了实现这一目标，NTT很早就开始了行动：2006年秋，建立了LTE的试验系统；2007年秋，进行了室内、室外测试；2007年8月，开始开发商用网络；2008年2月，实现了较好的试验结果。下行速率达到250Mb／s、上行速率达到50Mb／s。而在国内，在2013年最后一个月的月初，即12月4日，工信部正式向三大运营商发放4G牌照，中国移动、中国电信和中国联通均获得TD-LTE牌照。标志着2013年成为中国的4G元年，并将成为中国移动通信产业发展的里程碑[11]。而目前全球最主流最成熟的4G-LTE通信标准是FDD-LTE。中国联通和中国电信未来将主要发展FDD网络。2014年6月27日这两家运营商已拿到国内FDD-LTE和TD-LTE混合组网的牌照（也即试验网牌照），各自在16个城市展开首批FDD+TD混合组网试验，12月18日分别增至56个城市的覆盖。并且根据最新的消息，工信部于2015年2月27日正式宣布向中国电信和中国联通发放FDD-LTE牌照[12]。OFDM的概念于20世纪50—60年底提出，1970年OFDM的专利被发表，其基本思想通过采用允许子信道频谱重叠，但相互间又不影响的频分复用（FDM）方法来并行传送数据[13]。OFDM早期的应用有AN/GSC_10高频可变速率数传调制解调器等。早期的OFDM系统中，发信机和相关接收机所需的副载波阵列是由正弦信号发生器产生的[14]，系统复杂且昂贵。1972年Weinstein和Ebert提出了使用离散傅立叶变换实现OFDM系统中的全部调制和调解功能的建议，简化了振荡器阵列以及相关接收机本地载波之间严格同步的问题，为实现OFDM的全数字化方案做了理论上的准备[15]。80年代后，OFDM的调整技术再一次成为研究热点。例如，在有线信道的研究中，Hirosaki于1981年用DFT完成的OFDM调整技术[16][17]，试验成功了16QAM多路并行传送19.2kbit/s的电话线MODEM.进入90年代，OFDM的应用又涉及到了利用移动调频和单边带（SSB）信道进行高速数据通信，陆地移动通信，高速数字用户环路（HDSL），非对称数字用户环路（ADSL）及高清晰度数字电视（HDTV）和陆地广播等各种通信系统[18][19]。近年来,由于数字信号(DSP)技术的飞速发展、傅里叶变换/反变换、高速Modem技术等成熟技术的引入,OFDM技术作为可以高效抵抗ISI的多载波传输技术才引起了广泛关注[20][21]。同时由于美国高通公司在3G时代占据了技术的核心专利，LTE阵营处心积虑搞OFDM绕开高通主要技术。目前,OFDM技术已经成功地被应用在非对称数字用户线(ADSL)、无线本地环路(WLL)、数字音频广播、高清晰度电视(HDTV)、无线局域网等系统中[22][23]。随着人们对通信数据化、宽带化和移动化的需求,人们开始集中精力开发OFDM技术在移动通信领域的应用,下一代移动通信的主流技术将是OFDM技术。参考文献[1].李建东,郭梯云,邬国扬.移动通信.第四版[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006:1-289.[2].杨家玮，盛敏，刘勤.移动通信基础.第二版[M].电子工业出版社.2005.10.[3].王映民.TD-LTE-Advance移动通信系统设计[M].北京:人民邮电出版社,2012:1-655.[4].沈嘉.3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计[M].人民邮电出版社，2008.[5].曾召华.LTE基础原理与关键技术[M].西安电子科技大学出版社,2010.[6].冯树森.3GPPLTE技术原理与系统设计[J].科技展望.2015,vol.3：85+87.[7].孙恒坤.基于Matlab的OFDM系统仿真及误比特率分析[J].中国新通信.2015,vol.1：117-118.[8].(意大利)马修·贝科.LTE:UMTS长期演进理论与实践[M].人民邮电出版社，2009.[9].黄韬.LTE/SAE移动通信网络技术[M].人民邮电出版社,2009.[10].张新程.LTE空中接口技术与性能[J].人民邮电出版社出版,2009.[11].王晓涛.TD-LTE牌照率先发放,中国移动占得4G发展先机[J].中国经济导报.2013-12-10.[12].新闻报导.工信部发放FDD-LTE牌照后,国内三大运营商4G详细对比[J].中文互联网数据咨询中心.[13].宋铁成.下一代移动通信系统中的OFDM技术[J].移动通信.2001,vol.33(5):20-30.[14].王文博.宽带无线通信OFDM技术[M].人民邮电出版社,2007-8.[15].佟学俭,罗涛.OFDM移动通信技术原理与应用.第一版[M].人民邮电出版社.2003.[16].汪裕民.OFDM关键技术与应用[M].机械工业出版社.2007-1-1.[17].TPollet,MBladelandMMoeneclaey.BERsensitivityofOFDMsystemstocarrierfrequencyoffsetandWienerphasenoise[J].IEEETrans.Commun.1995,43(2/3/4):191-193.[18].V.KJonesandGregoryG.Raleigh,ChannelEstimationForWirelessOFDMSystems[J],GLOBECOM98,1998,vol.2,980-985.[19].SHADRIN,ARIYAVISITAKULS.ChannelestimationforOFDMsystemsinmobilewirelesschannels[J].IEEEJournalinCommunications.2007,vol.6(3):61-69.[20].MINNH,KIMDI.AreducedcomplexitychannelestimationforOFDMwithtransmitdiversity[J].IEEETransactionsonCommunications.2002,vol.50(5):799-807[21].白文乐.一种改进的TD_LTE下行定时同步算法[J].电信科学.2015,vol.1:78-82.[22].李宝.相干光OFDM系统中基于导频辅助的采样时钟频率偏差估计和补偿算法[J].光子学报.2015,vol.44,No.1.1-5.[23].陆捷.基于RLS的MIMOOFDM自适应信道估计[J].信息通信.2015,vol.1.34-36.二、课题主要研究方法、研究手段和需要重点研究的问题及解决思路:1、研究方法：首先通过网络和