OFDM系统的同步算法研究及仿真

论文摘要

正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）被认为是未来通信的关键技术之一,3GPP LTE已经采用OFDM技术作为下行链路的关键技术。但是OFDM对同步偏差十分敏感,多天线OFDM系统同样对时间和频率同步偏差非常敏感,因为定时偏移和频率偏移会导致严重的符号间干扰和载波间干扰,从这个意义上说,进行精确地同步是必要的。本文研究的核心是OFDM系统物理层的时频同步算法。简要的介绍了OFDM系统的基本原理和信道特性,并分析了时频偏移对系统性能的影响,说明了同步的重要性。本文先对单天线系统的时频同步算法做了分析和仿真研究。对比较经典的基于循环前缀的ML算法和盲估计算法做了分析研究,接着对经典的Schmidl算法和GR算法这两种基于训练符号的时频联合同步算法做了分析和研究。最后对基于训练符号的算法分成定时估计算法和频偏估计算法两个部分进行了仿真分析比较。其中,定时估计算法主要分析比较了Schmidl算法、M&B算法、P&C算法和GR算法；频偏估计算法主要分析比较了Schmidl算法和Morelli算法。本文接着研究了集中式多天线发送多天线接收OFDM （MIMO-OFDM）系统的同步算法。首先介绍了几种经典的集中式MIMO-OFDM同步方案,并给出了一种集中式系统的时频同步方案和仿真分析,该方案基本思想是将单天线的Schmidl算法和基于对称共轭的思想联合起来扩展到多天线系统中,仿真结果显示同步性能良好。最后给出一种简单的基于IEEE802.16d前导结构的同步方案,仿真结果显示同步性能较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 OFDM技术的发展历程
• 1.3 MIMO技术简介和发展历程
• 1.4 SISO-OFDM和MIMO-OFDM系统同步技术研究意义
• 1.5 本文所做主要工作以及安排
• 第2章 OFDM系统基本原理与无线信道模型
• 2.1 OFDM的基本原理
• 2.1.1 OFDM的系统模型
• 2.1.2 OFDM的IDFT/DFT实现
• 2.1.3 保护间隔与循环前缀
• 2.2 无线信道特性
• 2.2.1 多普勒扩展
• 2.2.2 时延扩展
• 2.2.3 瑞利衰落分布
• 2.2.4 莱斯衰落分布
• 2.2.5 Jakes信道仿真模型
• 2.2.6 MIMO信道基本模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 同步误差对OFDM系统性能影响分析
• 3.1 同步过程介绍
• 3.2 OFDM系统同步偏差分析
• 3.2.1 定时偏差对OFDM系统的影响
• 3.2.2 频率偏差对OFDM系统的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 OFDM系统定时同步和频率同步
• 4.1 基于循环前缀的ML时频联合同步算法
• 4.2 盲估计定时算法
• 4.3 Schmidl时频联合同步算法
• 4.4 GR时频联合同步算法
• 4.5 基于训练序列的定时同步算法
• 4.5.1 M&B算法
• 4.5.2 P&C算法
• 4.5.3 定时算法仿真分析及比较
• 4.6 基于训练序列的频率同步算法
• 4.6.1 Moose频率同步算法及仿真
• 4.6.2 Morelli频率同步算法及仿真
• 4.6.3 频率同步算法仿真比较
• 4.7 本章小结
• 第5章 MIMO-OFDM系统定时同步和频率同步
• 5.1 MIMO-OFDM系统基本结构和模型
• 5.2 典型的MIMO-OFDM系统定时同步和频率同步方法
• 5.2.1 Mody同步方案
• 5.2.2 Zelst&Schenk同步方案
• 5.2.3 Zhou En同步方案
• 5.3 一种集中式MIMO-OFDM系统时频同步方案及仿真
• 5.3.1 帧检测和小数频偏估计
• 5.3.2 符号定时估计
• 5.3.3 仿真分析
• 5.4 一种基于802.16d的MIMO-OFDM系统同步方案
• 5.4.1 IEEE802.16d标准简介
• 5.4.2 同步方案和仿真
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文