宽带无线数据传输的关键技术研究
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摘要
宽带无线接入随着数据业务需求的不断增大，成为当今发展最为快速的一种接入技术。充分利用频率资源，使用高效调制方式，实现尽量高的接入速率，成为宽带无线技术的关键所在。
本文在研究了QAM在单载波和多载波中的基本实现原理的基础上，根据雷达系统对数据传输的技术要求，提出了用于收发分置雷达双向数据传输的宽带无线数据传输系统方案。在单载波传输中提出了以专用解调芯片STV0297为中频解调器、以单片机80552的I~2C总线控制、接入最大速率高达20Mbps的中频数字解调实现方案，根据QAM的特点，我们还在理论上研究了QAM单载波解调的关键技术，如符号同步、载波同步、数字解调等等，使得传输性能达到最优。而在多载波OFDM传输中，我们提出了实现框架，并对其一些关键技术进行了阐述，着重研究了载波恢复和符号同步技术，并进行了仿真验证，证明它的性能良好并实现容易。
With the more and more demand for the data transmission ,wideband wireless access has been the access technique that is developing the most quickly now. Making full use of the frequency resource, choosing high-efficient modulation mode and transmitting data at higher rate, are all the key techniques .
This paper investigates single-carrier and multi-carrier high-speed data transmission. A wireless data transmission scheme used in radar system is presented for data rate as high as 20 Mbps- In the single-carrier scheme, a wideband programmable QAM demodulator -STV0297 is used to support quadrature demodulation , and a SCM is utilized for control by I2C bus. On the basal theory of QAM communication ,the paper also researches some key technology of digital single-carrier QAM demodulation, such as symbol synchronization , frequency synchronization and timing etc, to make the system performance optimization. In the multi-carrier scheme, this paper discusses the realization frame of OFDM system and some key technology of OFDM. Frequency synchronization and symbol synchronization are the keystones.
本文在研究了QAM在单载波和多载波中的基本实现原理的基础上，根据雷达系统对数据传输的技术要求，提出了用于收发分置雷达双向数据传输的宽带无线数据传输系统方案。在单载波传输中提出了以专用解调芯片STV0297为中频解调器、以单片机80552的I~2C总线控制、接入最大速率高达20Mbps的中频数字解调实现方案，根据QAM的特点，我们还在理论上研究了QAM单载波解调的关键技术，如符号同步、载波同步、数字解调等等，使得传输性能达到最优。而在多载波OFDM传输中，我们提出了实现框架，并对其一些关键技术进行了阐述，着重研究了载波恢复和符号同步技术，并进行了仿真验证，证明它的性能良好并实现容易。
With the more and more demand for the data transmission ,wideband wireless access has been the access technique that is developing the most quickly now. Making full use of the frequency resource, choosing high-efficient modulation mode and transmitting data at higher rate, are all the key techniques .
This paper investigates single-carrier and multi-carrier high-speed data transmission. A wireless data transmission scheme used in radar system is presented for data rate as high as 20 Mbps- In the single-carrier scheme, a wideband programmable QAM demodulator -STV0297 is used to support quadrature demodulation , and a SCM is utilized for control by I2C bus. On the basal theory of QAM communication ,the paper also researches some key technology of digital single-carrier QAM demodulation, such as symbol synchronization , frequency synchronization and timing etc, to make the system performance optimization. In the multi-carrier scheme, this paper discusses the realization frame of OFDM system and some key technology of OFDM. Frequency synchronization and symbol synchronization are the keystones.
引文
1．John G.Proakis．数字通信．第一版．北京：电子工业出版社，1998
2．Theodore S.Rappaport．无线通信原理与应用．北京：电子工业出版社，1998
3．高文龙．宽带无线接入技术．北京：电子工业出版社，2001
4．綦希林，陈嘉庆。多国单片机实用技术。北京：新闻出版社，1992
5．杨小牛，楼才义，徐建良．软件无线电原理及应用．第一版．北京：电子工业出版社，2001
6．李彤．全数字接收机的结构和关键技术．电信科学．1995，Vol．11，No．2：25-31
7．陈伟群，甘智峰，王宏远．正交幅度调制(QAM)信号的解调技术与实现．电视技术，2001(3)12-14
8．刘剑波，牛亚青．QAM调制解调系统中载波恢复算法的研究．广播与电视技术．2002(7)：111-113
9．吴丽云．QAM数字同步解调算法研究与实现．有线电视技术．2002(10)：50-54
10．邓洋，赵民建，王匡，仇佩亮．QAM全数字接收机载波相位恢复环路．电路与系统学报．2002(6)Vol．7 No．2：105-109
11．赵妍妮．I~2C在HDTV中的应用．电子科技．2001(4)：31-33
12．郭皓，王瑞胡，杨君．CATV机顶盒设计的原理与实现．广播与电视．2003(29)1：25-27
13．杨焱，王永德．全数字接收机插值定时方法探讨．四川大学学报．1998(4)Vol．35 NO．2：204-209
14．郑大春，项海格．一种全数字QAM接收机符号定时和载波相位恢复方案．通信学报．1998(7)．Vol．19，NO．7
15. Martin Oerder, Heinrich Meyr. Digital filter and square timing recovery. IEEE Trans. Comm. MAY, 1988, Vol.36, No.5:605-612
16. Zheng dachun, Xiang Haige. A Maximum Mean Power Estimate Algorithm for Symbol Synchromization.Chinese Journal of Electronics. Jan. 1997, Vol.6, No. 1
17. STMicroelectronics. STV0297 Datasheet
18. SHARP. 7028 Datasheet
19．艾渤，刘刚，葛建华．COFDM系统的符号定时同步算法．高技术通，2002(8)：26-31
20．崔琪楣，郑善贤．OFDM系统中帧同步和载波同步的ML算法．无线电通信技术．2002，Vol．28，No．5：32-34
21．吴俊，王艺，吴伟陵．多载波系统中帧同步和载波同步的最大似然估计算法．电子学报，1999，Vol．27
22．艾渤，葛建华，赵妍妮．高清晰度数字电视中的符号定时检测算法．华中科技大学学报．2003(1)，Vol．31，No．1：70-74
23．欧阳喜，郭留成，葛临东．一种基于代价函数的正交频分复用中符号同步与频偏估计算法．电讯技术．2002(3)：22-26
24．王亚莉，何非，张海林，王育民．一种适用于瑞利衰落信道的有效的OFDM时频同步体制．通信学报．2003(1)，Vol．24，No．1：18-24
25．蔡天佑，程石，胡爱群．基于OFDM的IEEE802.11a的同步技术研究．无线通信技术．2002，Vol．32，No．12：14-17
26．周一青，胡爱群．利用训练帧进行OFDM系统同步的新算法．通信学报．2001(4)，Vol．22，No．4：13-18
27．傅延增，张海林，王育民．正交频分复用中的符号同步技术．西安电子科技大学学报．2000(6)，Vol27，No．3：335-339
28．阮象华，徐德军．OFDM系统中定时偏移的估计技术．电视技术．2000(11)：29-31
29．郭岭，郭振民．降低OFDM峰均功率比技术综述．现代电子技术．2002(11)：59-61
30. Wolfang Eberle, Geert Vanwijnsberghe, Luc Deneire. 80Mb/s QPSK and 72Mb/s 64QAM Flexible and Scalable Digital OFDM Transceiver ASICs for Wireless Local Area Networks in the 5GHz Band. IEEE JOURNAL OF SOLID STATE CIRCUITS. Nov.2001,Vol.36, No.11
31. SCHMIDL.T.COXDC. Robust frequency and timing synchronization for OFDM. IEEE Trans on Comm, Dec 1997, 45:1613-1621
32. YHN H K, YOUNG HAHM. An efficient frequency offset estimator for timing and frequency synchronization in OFDM systems. IEEE Trans on Vehicular Technology, 2001.50(5):580-583
33. SPETH M, DAECKE D, MEYR H. Minimum overhead burst synchronization for OFDM based broadband transmission. Globecom'98. 1998, 3227-3232
34. Dong Kyu Kim, Sang Hyun Do. a new joint algorithm symbol timing recovery and sampling clock adjustment for OFDM systems. IEEE Trans on Consumer Electronics, 1995;44(3)
35. Hsieh M H, Wei C H, A low-complexity frame synchronization and frequency offset compensation scheme for OFDM systems over fading channels. IEEE trans on Vehicular technology, 1999, 48(5)
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