● 摘要
现今民航运输业务的急剧增长对空地通信系统的传输能力提出了更高的要求。适应未来新航行系统运行需求的民航客机移动通信技术，成为了我国十二五期间大型飞机重大专项航空机载电子系统方面的一项亟待解决的问题。采用正交频分复用（OFDM）通信体制的航空空地数据链，能够充分利用其频谱效率高和抗频率选择性衰落的优势来实现较高速率的语音和数据信息传输。然而，OFDM系统对多普勒效应以及振荡器的不稳定引起的频率偏移十分敏感。频率偏移将破坏系统子载波之间的正交性，引起载波间干扰（ICI）。所以，时频同步性能是决定OFDM系统在航空应用是否可行的瓶颈因素。 本文主要研究空地宽带数据链通信系统中的同步技术，研究基于OFDM技术的物理层系统同步方案，对同步算法进行了仿真验证和硬件实现。论文的主要工作包括以下几个方面： （1）探讨OFDM同步系统模型，展开了OFDM同步误差对系统性能影响分析。根据民机地面滑行、起飞与降落以及巡航三种状态下的实用信道模型以及相应的信道特征参数，合理地设计物理层协议，重点是帧结构设计和与同步密切相关的特殊符号设计。（2）提出一套满足民航通信物理层功能性能要求的同步系统设计方案和运作流程，结合空地宽带通信系统同步信号的特定结构，深入研究了适用于空地信道的定时同步算法频率同步算法以及改进算法，并用Matlab仿真来验证算法的可行性以及性能。（3）设计同步系统实现方案，从实现的角度优化同步算法，完成FPGA的代码编写，实现各个同步模块硬件仿真验证，最后完成同步子系统与基带收发信机的整体联合调试。