【摘要】：隨著智能手機(jī)的普及,以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展,基于智能手機(jī)在沒有無線網(wǎng)絡(luò)的情景下的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的近場(chǎng)通信的需求也越來越大。目前可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)近距離無線通信的技術(shù)包含藍(lán)牙、Wi-Fi(802.11)、ZigBee、紅外(IrDA)、近場(chǎng)通信(NFC)等,但是要應(yīng)用到手機(jī)上,則都需要智能手機(jī)增加這些硬件模塊,由于智能手機(jī)的配置情況不一,難以推廣,因此需要研究和實(shí)現(xiàn)一種所有手機(jī)通用的近距離無線通信系統(tǒng)。論文對(duì)OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的同步算法及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究分析,對(duì)PARK算法進(jìn)行了改進(jìn),設(shè)計(jì)了使用該改進(jìn)算法的智能手機(jī)聲波近場(chǎng)通信系統(tǒng)。應(yīng)用該系統(tǒng)在Android平臺(tái)開發(fā)出了具有簡(jiǎn)單收發(fā)功能的APP。主要工作包括以下幾個(gè)方面:1.研究和分析了OFDM的調(diào)制與解調(diào)原理,主要分析了影響系統(tǒng)的保護(hù)間隔,IFFT過采樣,信道估計(jì),以及同步方法。2.分析和比較了常用三種基于訓(xùn)練序列的同步算法。并針對(duì)Park算法的不足,提出一種改進(jìn)的同步算法,減少了定時(shí)度量值的計(jì)算復(fù)雜度和定時(shí)誤判的概率,與Park算法相比,改進(jìn)算法的定時(shí)性能接近,但是計(jì)算復(fù)雜度顯著降低。3.對(duì)使用了本文提出的改進(jìn)的同步算法的手機(jī)近場(chǎng)通信OFDM系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的功能設(shè)計(jì),包括信道的分析、噪聲的分析,并基于這些分析,選擇了適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)參數(shù),然后從發(fā)送端和接收端設(shè)計(jì)了系統(tǒng)。4.在Android平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了手機(jī)近場(chǎng)通信OFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),并開發(fā)出一款具有收發(fā)功能的APP,驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的同步算法的有效性。論文所設(shè)計(jì)的基于OFDM的智能手機(jī)聲波近場(chǎng)通信系統(tǒng)很好的解決了傳統(tǒng)的智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)通信對(duì)特定硬件的依賴,使得只要手機(jī)擁有一個(gè)揚(yáng)聲器和一個(gè)麥克風(fēng)就可以實(shí)現(xiàn)近距離無線通信,使用過程反應(yīng)速度快,連接簡(jiǎn)單快捷,已被應(yīng)用到一款云助手應(yīng)用軟件上,并得到了推廣。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5
【圖文】：

智能手機(jī)聲波近場(chǎng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在 OFDM 系統(tǒng)中是以增加符號(hào)時(shí)間來解決此類問題。其做法就是在每M 符號(hào)的前端加上一段保護(hù)間隔，保護(hù)間隔內(nèi)容則由符號(hào)內(nèi)最后大約 1/容復(fù)制而成，如圖 2.3[36]所示。也就是 Ttotal=Tu+Δ，其中 Tu為有效符號(hào)時(shí)保護(hù)間隔。

Δ是保護(hù)間隔。圖 2.3 OFDM 系統(tǒng)中保護(hù)間隔的添加保護(hù)間隔中所放置的是有效符號(hào)的循環(huán)擴(kuò)展(Cyclic Extension)，使用保護(hù)間隔可以解決以下問題：(1)定時(shí)時(shí)序問題。圖 2.4[37]中我們?cè)诿總�(gè) OFDM 信號(hào)前加了一個(gè)保護(hù)間隔，如果沒有時(shí)間偏移(Timing Offset)時(shí)，則可得到正確的信號(hào)，如圖 2.4(a)所示。而時(shí)間偏移的大小小于保護(hù)間隔時(shí)，我們?nèi)匀豢梢缘玫揭粋�(gè)循環(huán)平移(Cyclic Shift)的信號(hào)來除掉時(shí)間偏移的效應(yīng)，如圖 2.4(b)所示。但是如果時(shí)間偏移超過了保護(hù)間隔，則會(huì)造成符號(hào)間干擾的問題，如圖 2.4(c)所示。

圖 2.5 多徑傳輸加入保護(hù)間隔示意圖雖然加入了保護(hù)間隔有以上兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)的，保護(hù)間隔的加入也使得要多付出傳輸功率和傳輸帶寬的代價(jià)。如果保護(hù)間隔取得太小，則仍然存在時(shí)序和多徑延遲失真的問題，會(huì)影響到系統(tǒng)的整體性能；反之，如果保護(hù)間的太大，又會(huì)使系統(tǒng)的傳輸功率和帶寬增加太多，造成浪費(fèi)。.1.2 IFFT 變換的過采樣在實(shí)際應(yīng)用中，采用 IFFT 運(yùn)算完成對(duì)一個(gè) OFDM 符號(hào)的基帶調(diào)制，當(dāng)有載波數(shù)為 N 時(shí)，如果只用 N 點(diǎn) IFFT 運(yùn)算完成基帶調(diào)制，其結(jié)果通常不能正映 OFDM 符號(hào)的變化情況，尤其是 OFDM 符號(hào)中高頻子載波的變化情況。假設(shè)輸入的 N 個(gè)表示頻域數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)符號(hào){bm,m=0,1,…,N-1}，經(jīng)過 IFFT 變后，得到時(shí)域數(shù)據(jù)符號(hào)為{Bk,k=0,1,…,N-1},即：N-1km=01B = bNmkm N W(2

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本文編號(hào)：2801961