多径信道下OFDM系统同步算法研究

论文摘要

下一代移动通信（Beyond 3G）将致力于宽带无线接入，实现数据的高速、有效和可靠传输。为实现数据的高速传输（比如移动环境下100Mbps），系统带宽也将比3G大很多（50到100MHz）。在如此大的系统带宽下，系统所能分辩的多径数目将非常大，传统的CDMA系统将遭受非常严重的多径干扰，即使用复杂的Rake接收机也将无法有效利用多径的能量。正交频分复用（OFDM）技术可以很好地解决该问题，它用许多并行的低速数据了载波来实现数据的高速传输，并引入循环前缀（CP）来消除多径带来的干扰，且可充分利用信道的频率分集增益。较准确的符号同步和精确的频率同步是OFDM系统正常工作的前提。针对B3G移动通信环境，本论文主要就多径衰落信道下OFDM系统中的同步问题进行了较全面而深入的研究，并在以下五方面做出了一定的创新性工作。 第一，同步误差对OFDM系统性能的影响。论文对OFDM系统中载波间干扰（ICI）产生的原因进行了详细而全面的分析，并通过仿真研究了同步误差对OFDM系统性能的影响。 第二，OFDM下行系统同步算法研究。论文在充分研究OFDM下行系统已有同步算法的基础上，针对基于CP的同步算法在多径衰落信道下性能较差的情况，提出了两种改进的CP类同步算法，提高了其在多径衰落信道下的同步性能。 第三，OFDMA上行系统同步算法研究。论文在分析OFDMA中子载波分配特点的基础上，针对子载波块分配和交织分配OFDMA上行系统分别提出了相应的符号同步解决方案。仿真结果显示了算法良好的同步性能。对于频偏估计，将下行环境中的Moose算法推广应用到OFDMA上行系统中，分析了Moose算法在OFDMA上行系统中所受的干扰情况，提出了一种基于迭代干扰相消的频偏估计算法。分析和仿真表明算法可以很好地抵消大部分干扰，提高了频偏估计精度。 第四，MIMO-OFDM系统同步算法研究。一般可将MIMO信道划分为集中式MIMO信道和分布式MIMO信道。论文针对集中式MIMO信道环境下的MIMO-OFDM系统，设计了一套同步解决方案。所提算法仅用一个OFDM符号，且同时在各个发射天线上发送，在接收端对收剑的导频信号进行整体处理。仿真结果显示，集中式MIMO信道有利于同步操作，可获得比单入单出（SISO）信道更好的同步性能。 第五，反向链路宽带无线接入CDM-OFDMA系统。论文完整设计了一个新

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 OFDM技术
• 1.3 OFDM同步技术研究现状
• 1.4 论文中主要创新点
• 1.5 论文内容安排
• 第2章 同步误差对OFDM系统性能影响
• 2.1 OFDM系统基础
• 2.2 OFDM系统中ICI干扰分析
• 2.2.1 时变信道产生的ICI
• 2.2.2 频率偏差产生的ICI
• 2.2.3 定时偏差产生的ICI
• 2.3 同步误差对OFDM系统的性能影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 OFDM下行系统同步算法研究
• 3.1 OFDM系统模型
• 3.2 基于CP的自适应相关窗同步算法
• 3.2.1 J.J.ML算法简介
• 3.2.2 提出的改进算法
• 3.2.3 仿真性能分析
• 3.3 联合利用CP能量差分特性和集相关特性的同步算法
• 3.3.1 所提时频同步算法
• 3.3.2 仿真性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 OFDMA上行系统同步算法研究
• 4.1 OFDMA上行系统同步特点
• 4.2 子载波分配方式
• 4.3 块分配OFDMA上行系统定时同步算法
• 4.3.1 块分配OFDMA上行系统描述
• 4.3.2 所提定时同步算法
• 4.3.3 仿真性能分析
• 4.4 交织分配OFDMA上行系统定时同步算法
• 4.4.1 交织分配OFDMA上行系统描述
• 4.4.2 所提定时同步算法
• 4.4.3 仿真性能分析
• 4.5 OFDMA上行系统频偏估计算法
• 4.5.1 Moose算法在OFDMA上行系统中的干扰
• 4.5.2 提出的迭代干扰相消频偏估计算法
• 4.5.3 仿真性能分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 MIMO-OFDM系统同步算法研究
• 5.1 MIMO信道
• 5.2 MIMO-OFDM系统描述
• 5.3 所提同步算法
• 5.3.1 符号粗同步与小数频偏估计
• 5.3.2 整数频偏估计
• 5.3.3 符号细同步
• 5.4 仿真性能分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 反向链路宽带无线接入CDM-OFDMA系统
• 6.1 反向链路CDM-OFDMA系统
• 6.2 同步解决方案
• 6.2.1 符号粗同步
• 6.2.2 小数频偏估计
• 6.2.3 符号细同步
• 6.3 信道估计
• 6.4 软比特信息提取
• 6.5 仿真性能分析
• 6.6 本章小结
• 第7章 结束语
• 7.1 研究工作小节
• 7.2 进一步工作展望
• 附录Ⅰ 无线信道模型
• Ⅰ.1 TU信道
• Ⅰ.2 NTT信道
• Ⅰ.3 MATRICE信道
• 附录Ⅱ Zadoff-Chu序列
• 附录Ⅲ 符号及缩略语说明
• 参考文献
• 攻读博士期间发表论文
• 致谢