MIMO-OFDM系统同步技术研究与应用

论文摘要

MIMO-OFDM技术非常适合高速率通信业务的要求,是下一代移动通信的核心技术。但是MIMO-OFDM对时间和频率同步误差比较敏感,时间的不同步会导致符号间干扰,而频率不同步则会导致载波间干扰,两者均会导致系统性能的下降。因此准确的时间同步和频率同步对MIMO-OFDM系统来说是非常重要的。本文主要研究了MIMO-OFDM的同步技术。首先,分析了OFDM同步处理的分类和同步误差对系统性能的影响,比较了不同的OFDM同步方法。其次,重点研究了MIMO-OFDM系统的同步方法,由于Schenk提出的使用训练序列的同步算法存在峰值平台,导致其定时同步不准确,因此提出一种改进的同步算法,使用具有良好自相关特性的CAZAC序列作为训练序列,采用TSTD发射分集方式,有效提高了同步准确率和频偏估计性能,并通过仿真验证了改进算法的性能。最后,介绍了MIMO-OFDM仿真实现的模型和流程图,在不同的频偏和移动速度下对改进算法的频偏估计性能进行了验证。仿真结果表明由于改进算法利用了CAZAC序列良好的自相关特性,定时同步函数峰值尖锐,定时同步准确,在信噪比大于5dB时,定时同步准确概率能够达到97%以上。在低信噪比条件下,改进算法的频偏估计的MSE值与理论MSE值基本接近,在信噪比较高时频偏估计性能与原有算法基本相同。在同等条件下,定时同步和频偏估计的性能较原有算法的有所提高。改进算法在频偏分别为0.1个子载波间隔,0.2个子载波间隔和频偏为10kHz时具有良好的频偏估计性能,当终端的移动速度分别为0km/h、60km/h和120km/h时,改进算法也能够实现良好的频偏估计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 课题研究的现状
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 论文的主要工作和内容安排
• 2 OFDM 系统的基本原理及同步技术
• 2.1 OFDM 技术简介
• 2.1.1 OFDM 技术的基本原理
• 2.1.2 OFDM 技术的优点
• 2.1.3 OFDM 技术的缺点
• 2.2 OFDM 系统的同步技术
• 2.2.1 OFDM 系统的同步模型
• 2.2.2 OFDM 系统同步处理的分类
• 2.3 同步偏差对OFDM 系统性能的影响
• 2.3.1 载波频率误差对系统性能的影响
• 2.3.2 符号定时误差对系统性能的影响
• 2.3.3 样值定时误差对系统性能的影响
• 2.4 OFDM 系统同步算法
• 2.4.1 数据辅助型方法
• 2.4.2 非数据辅助型方法
• 2.5 小结
• 3 MIMO-OFDM 系统的同步技术
• 3.1 MIMO-OFDM 系统简介
• 3.1.1 MIMO-OFDM 系统的基本模型
• 3.1.2 MIMO-OFDM 的关键技术
• 3.2 MIMO-OFDM 系统同步概述
• 3.2.1 前导字结构
• 3.2.2 粗时间同步
• 3.2.3 细时间同步
• 3.2.4 载波同步
• 3.3 现有的MIMO-OFDM 同步方法
• 3.3.1 Mody 等人提出的同步方法
• 3.3.2 van Zelst A 等人提出的同步方法
• 3.4 一种改进的MIMO-OFDM 同步方法
• 3.4.1 CAZAC 序列的性质
• 3.4.2 训练序列的构造
• 3.4.3 定时同步
• 3.4.4 小数倍频偏估计
• 3.5 仿真结果与性能分析
• 3.6 小结
• 4 MIMO-OFDM 同步仿真的实现
• 4.1 总体框架
• 4.2 仿真流程图
• 4.3 仿真结果
• 4.4 小结
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录