【摘要】：隨著智能手機的普及,以及移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展,基于智能手機在沒有無線網(wǎng)絡的情景下的點對點的近場通信的需求也越來越大。目前可實現(xiàn)點對點近距離無線通信的技術(shù)包含藍牙、Wi-Fi(802.11)、ZigBee、紅外(IrDA)、近場通信(NFC)等,但是要應用到手機上,則都需要智能手機增加這些硬件模塊,由于智能手機的配置情況不一,難以推廣,因此需要研究和實現(xiàn)一種所有手機通用的近距離無線通信系統(tǒng)。論文對OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的同步算法及相關(guān)技術(shù)進行了研究分析,對PARK算法進行了改進,設計了使用該改進算法的智能手機聲波近場通信系統(tǒng)。應用該系統(tǒng)在Android平臺開發(fā)出了具有簡單收發(fā)功能的APP。主要工作包括以下幾個方面: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)的保護間隔,IFFT過采樣,信道估計,以及同步方法。2.分析和比較了常用三種基于訓練序列的同步算法。并針對Park算法的不足,提出一種改進的同步算法,減少了定時度量值的計算復雜度和定時誤判的概率,與Park算法相比,改進算法的定時性能接近,但是計算復雜度顯著降低。3.對使用了本文提出的改進的同步算法的手機近場通信OFDM系統(tǒng)進行詳細的功能設計,包括信道的分析、噪聲的分析,并基于這些分析,選擇了適當?shù)南到y(tǒng)參數(shù),然后從發(fā)送端和接收端設計了系統(tǒng)。4.在Android平臺上實現(xiàn)了手機近場通信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,驗證了本文所設計的同步算法的有效性。論文所設計的基于OFDM的智能手機聲波近場通信系統(tǒng)很好的解決了傳統(tǒng)的智能手機實現(xiàn)近場通信對特定硬件的依賴,使得只要手機擁有一個揚聲器和一個麥克風就可以實現(xiàn)近距離無線通信,使用過程反應速度快,連接簡單快捷,已被應用到一款云助手應用軟件上,并得到了推廣。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5
【圖文】：

智能手機聲波近場通信系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，在 OFDM 系統(tǒng)中是以增加符號時間來解決此類問題。其做法就是在每M 符號的前端加上一段保護間隔，保護間隔內(nèi)容則由符號內(nèi)最后大約 1/容復制而成，如圖 2.3[36]所示。也就是 Ttotal=Tu+Δ，其中 Tu為有效符號時保護間隔。

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

圖 2.5 多徑傳輸加入保護間隔示意圖雖然加入了保護間隔有以上兩個優(yōu)點，但相對的，保護間隔的加入也使得要多付出傳輸功率和傳輸帶寬的代價。如果保護間隔取得太小，則仍然存在時序和多徑延遲失真的問題，會影響到系統(tǒng)的整體性能；反之，如果保護間的太大，又會使系統(tǒng)的傳輸功率和帶寬增加太多，造成浪費。.1.2 IFFT 變換的過采樣在實際應用中，采用 IFFT 運算完成對一個 OFDM 符號的基帶調(diào)制，當有載波數(shù)為 N 時，如果只用 N 點 IFFT 運算完成基帶調(diào)制，其結(jié)果通常不能正映 OFDM 符號的變化情況，尤其是 OFDM 符號中高頻子載波的變化情況。假設輸入的 N 個表示頻域數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)符號{bm,m=0,1,…,N-1}，經(jīng)過 IFFT 變后，得到時域數(shù)據(jù)符號為{Bk,k=0,1,…,N-1},即：N-1km=01B = bNmkm N W(2

【參考文獻】

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本文編號：2801961