MIMO-OFDM系统同步算法的研究

论文摘要

移动通信的目标是实现高质量、高速率的移动多媒体传输。正交频分复用（OFDM）技术被认为是实现高速数据传输的一种非常有效的手段。它利用许多并行的、低速率数据传输的子载波来实现一个高速率的数据通信。多输入多输出（MIMO）系统是在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统,能够有效地利用随机衰落和可能存在的多径传播成倍地提高业务传输速率。MIMO和OFDM的结合是未来宽带通信系统中一种很有前景的技术,而同步是影响MIMO-OFDM系统性能的关键因素。本文针对MIMO-OFDM系统中定时同步和频率同步的算法进行了研究,主要内容包括：提出了一种新的MIMO-OFDM定时同步和频偏同步技术。该技术以GCL序列为基础设计了一个新的符合MIMO-OFDM同步技术的导频序列,通过对该导频序列进行两次相关得到频率估计,并将所得频率运用到定时同步中,得到更为准确的时间估计。仿真结果表明,在相同的信噪比情况下,新提出的方法可以使得系统的误码率和帧传送误码率相对传统方法得到进一步减小。分析研究基于ML算法的频率偏移估计,并提出一种新的基于LS算法的频率偏移估计。然后对ML和LS两种算法的频率偏移估计进行性能比较,仿真结果表明,LS算法性能等同于ML算法性能。基于LS算法的简单性和使用条件的低约束性,可使用LS算法获得和ML算法相同的频偏估计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 论文主要工作与章节安排
• 2 MIMO-OFDM系统原理与同步误差分析
• 2.1 引言
• 2.2 MIMO-OFDM系统原理
• 2.2.1 MIMO技术
• 2.2.2 OFDM基本原理
• 2.3 OFDM系统中各种同步偏差对系统性能的影响
• 2.3.1 载波同步偏差的影响
• 2.3.2 符号定时同步的影响
• 2.4 OFDM的同步算法
• 2.4.1 基于CP的最大似然同步算法
• 2.4.2 Cox算法
• 2.4.3 Y.H.Kim算法
• 2.5 本章小结
• 3 MIMO-OFDM系统定时同步和频率同步
• 3.1 引言
• 3.2 MIMO-OFDM基本原理及模型
• 3.3 几种典型的MIMO-OFDM系统同步方法
• 3.3.1 基于正交训练序列的同步算法
• 3.3.2 Schenk等人提出的MIMO-OFDM频率同步
• 3.3.3 Zhou En等人提出的MIMO-OFDM系统同步方案
• 3.4 CAZAC序列
• 3.4.1 Frank序列
• 3.4.2 Golomb序列
• 3.4.3 Zadoff-Chu序列
• 3.4.4 GCL序列
• 3.5 一种基于GCL序列的MIMO-OFDM系统同步算法
• 3.5.1 导频信号的设计
• 3.5.2 定时同步和频偏估计的算法
• 3.5.3 仿真结果和分析
• 3.6 本章小结
• 4 一种新型的MIMO-OFDM频率同步算法
• 4.1 引言
• 4.2 常用的信号估计方法
• 4.2.1 最大似然估计
• 4.2.2 最小二乘估计[59]
• 4.3 基于ML算法的频率同步估计
• 4.4 基于LS的频率同步算法
• 4.4.1 系统模型
• 4.4.2 LS算法
• 4.4.3 仿真结果和分析
• 4.5 结论
• 5 总结与展望
• 5.1 本文主要工作和创新之处
• 5.2 进一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文