基于OFDM系统同步算法的研究

论文摘要

正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制技术。由于具有很高的频谱利用率、很强的抗多径延迟能力,它已经广泛的应用在数字音频广播、数字电视以及无线局域等无线高速数据传输系统中,并将会成为第四代移动通信的关键技术之一。OFDM系统对同步误差非常敏感,特别是对频率偏差。当存在同步误差时,子载之间的正交性遭到破坏,从而引起严重的子载波间干扰,使系统性能大大下降。因而性能良好的同步方法对于OFDM系统是至关重要的。本文首先回顾了OFDM技术的发展历程,介绍OFDM技术的优缺点和OFDM系统关键技术。在讲述了无线信道的传播特性后,从理论上分析了定时偏差和频率偏差对OFDM系统的影响。其次重点研究基于训练序列和循环前缀的同步算法。其中,最大似然(ML)算法利用了OFDM信号中循环前缀的相关性进行同步估计;Schmidl&Cox、Minn和Park算法是通过加入具有特殊结构的训练序列实现同步估计。最后对基于循环前缀和导频的联合算法进行了分析。传统的基于导频和循环前缀的算法虽对频偏估计很有效,但计算复杂度较高。本文在传统算法的基础上提出了一种改进的基于导频和循环前缀的频率同步算法。主要是牺牲了同步估计的准确性来换取计算复杂度的降低。该算法通过简化最大似然函数,有效的提高了运算速度,克服了频偏估计计算复杂度高的缺点。在算法的复杂性和准确性之间获取一个平衡点。分析和仿真表明:改进算法在高信噪比下性能更接近于联合算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 OFDM研究历史及应用
• 1.2.1 OFDM研究历史
• 1.2.2 OFDM应用
• 1.3 同步技术的研究现状
• 1.4 论文安排
• 第2章 无线通信信道和OFDM同步技术
• 2.1 无线通信信道
• 2.1.1 传播路径与信号衰落
• 2.1.2 多径衰落
• 2.1.3 多普勒频移
• 2.2 OFDM系统的基本模型
• 2.2.1 保护间隔和循环前缀
• 2.2.2 OFDM中的调制技术
• 2.2.3 OFDM系统的FFT正交调制
• 2.2.4 OFDM系统的参数选择
• 2.3 OFDM系统中的关键技术
• 2.3.1 同步
• 2.3.2 峰值平均功率比
• 2.3.3 信道编码及交织
• 2.3.4 信道估计
• 2.3.5 自适应技术
• 2.4 OFDM技术的优缺点
• 2.5 OFDM系统同步过程综述
• 2.6 各种同步偏差对OFDM系统性能的影响
• 2.6.1 载波频率偏差对系统的影响
• 2.6.2 符号定时偏差对系统的影响
• 2.6.3 样值定时偏差对系统的影响
• 2.7 本章小结
• 第3章 基于循环前缀的最大似然算法
• 3.1 最大似然算法
• 3.1.1 系统模型
• 3.1.2 算法的推导与实现
• 3.1.3 仿真及性能分析
• 3.2 最大相关（MC）算法
• 3.3 简化最大相关（SMC）算法
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于训练序列的定时同步算法
• 4.1 Schmid&Cox算法
• 4.1.1 符号定时同步算法
• 4.1.2 频偏估计算法
• 4.2 基于训练序列的改进算法
• 4.2.1 改进算法的描述
• 4.2.2 改进算法的仿真性能分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 基于循环前缀和导频联合的频率同步算法
• 5.1 基于导频的算法
• 5.2 联合同步算法中的OFDM系统的描述
• 5.3 联合CP和导频的同步算法
• 5.3.1 系统模型
• 5.3.2 算法描述
• 5.4 算法的仿真及性能分析
• 5.5 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