并行训练序列OFDM定时同步技术

论文摘要

随着移动互联网和各种实时多媒体业务的发展,如何充分利用有限的频谱资源,提供满足人类物质文化需求的各种通信服务,是未来移动通信技术发展所面临的巨大挑战。正交频分复用(OFDM)技术是一种实现高速数据传输的有效手段,是下一代移动通信的核心技术之一。由于OFDM系统对同步误差十分敏感,高性能的同步技术是系统得以应用的前提和保障。相比其他同步方案,基于训练序列的同步技术在速度、准确性、实现难易程度上均最优,按照训练序列与信号的结合方式可分为串行和并行两种方法。在并行训练序列OFDM系统中,用于同步的训练序列与OFDM数据同时发送,相对于传统的先发送训练序列再发送数据符号的串行方法,具有更高的频谱利用率,在以分组业务为主的未来移动通信系统中具有更广阔的应用前景。本论文主要研究了基于训练序列的OFDM定时同步技术,重点研究了并行加入训练序列的同步算法。首先,详细介绍了OFDM的基本原理及OFDM系统的同步问题,在此基础上给出了OFDM的系统仿真模型；其次,在深入分析经典串行算法的基础上,设计了并行训练序列OFDM系统,给出了相应的定时同步算法,并利用循环前缀中包含的时间偏移信息,提出了联合训练序列与循环前缀相关性的改进并行同步算法。仿真结果表明,该并行算法错误估计概率低,改进后可以获得更加尖锐的定时曲线,能够准确估计出定时位置；最后,基于恒包络零自相关(CAZAC)序列提出了相应的并行训练序列OFDM定时同步算法,相对于m序列并行算法,具有定时精度高、训练序列易生成、运算量小等优点。此外,还研究了并行加入的训练序列长度、功率等条件对OFDM系统同步性能的影响及带来的系统开销等问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文结构和章节安排
• 第2章 OFDM基本原理与同步技术
• 2.1 OFDM技术概要
• 2.1.1 调制和解调原理
• 2.1.2 快速傅里叶变换的应用
• 2.1.3 保护间隔和循环前缀
• 2.1.4 OFDM系统的参数选择
• 2.2 OFDM系统同步问题
• 2.2.1 符号定时偏差对OFDM系统的影响
• 2.2.2 载波频率偏差对OFDM系统的影响
• 2.2.3 样值偏差对OFDM系统的影响
• 2.3 OFDM系统接收机设计
• 2.3.1 通用通信系统接收机设计
• 2.3.2 OFDM系统接收机设计模型
• 2.3.3 OFDM系统内接收机设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于训练序列的OFDM定时同步技术
• 3.1 串行训练序列OFDM系统及定时同步技术
• 3.1.1 Schmidl定时同步方法
• 3.1.2 Minn定时偏移估计算法
• 3.1.3 Park定时偏移估计算法
• 3.2 并行训练序列OFDM系统设计
• 3.2.1 并行训练序列OFDM系统
• 3.2.2 训练序列与OFDM符号的并行叠加
• 3.3 并行训练序列OFDM定时同步算法及仿真
• 3.3.1 算法概述及理论推导
• 3.3.2 仿真及结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 并行训练序列OFDM定时同步算法
• 4.1 改进的并行训练序列OFDM定时同步算法
• 4.2 基于CAZAC序列的并行OFDM同步算法
• 4.2.1 常用的CAZAC序列及其性质
• 4.2.2 CAZAC序列的选取
• 4.2.3 基于CAZAC序列的并行OFDM同步算法
• 4.3 训练序列性质与同步性能的关系
• 4.3.1 训练序列所占功率比与同步性能的关系
• 4.3.2 训练序列长度与同步性能的关系
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢