MIMO-OFDM系统载波同步算法研究

论文摘要

随着通信技术的迅猛发展,人们对无线通信系统的带宽和容量的要求越来越高,因此在第四代移动通信技术的研究过程中,具有大容量和高频谱利用率的多入多出正交频分复用技术（MIMO-OFDM）成为了研究热点。其中多入多出技术（MIMO）在不增加带宽的情况下大幅提高了系统容量；OFDM技术则利用多个正交且相互重叠的子载波来发送数据的方法获得了较高的频谱利用率。而MIMO-OFDM技术正结合了这两种技术的优点。OFDM技术要求子载波之间严格正交,因此对载波频偏十分敏感,这种缺点也被MIMO-OFDM技术所继承,并且由于MIMO-OFDM技术在收发两端都具有多根天线的结构,使得载波同步的问题变得更加复杂。本文对MIMO-OFDM系统下的载波同步问题进行了系统的阐述,首先对OFDM、MIMO以及MIMO-OFDM等技术进行了简要介绍,分析了载波同步误差对系统性能的影响,并分别给出了基于OFDM系统和MIMO-OFDM系统的一些经典算法,最后提出了本文的两种新的载波同步算法。目前MIMO-OFDM系统下的载波同步算法一般都是基于训练序列的思想进行设计的,此类方法主要关注两个问题：一是如何对来自不同发射天线的信号进行区分；二是如何扩大频偏估计范围。针对第一个问题,本文提出的两种算法都是用基于正交码字设计训练序列的方法来解决的。对于第二个问题,第一种算法采用在发送端发送具有多个重复部分的训练符号来获得更大的估计范围,重复的部分越多,估计范围越大：第二种算法用传统的前后两半相同的结构的训练序列来估计小数频偏,而对于整数频偏则是利用序列内部的差分关系完成其估计,从而扩大了估计范围。文中对两种新算法都进行了仿真,并根据仿真结果对整个同步算法的估计性能及优缺点给出了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 MIMO-OFDM技术概要
• 1.2.1 OFDM发展历程
• 1.2.2 OFDM技术与MIMO技术的结合
• 1.2.3 MIMO-OFDM关键技术
• 1.3 MIMO-OFDM载波同步算法国内外研究现状
• 1.4 本文研究目的及主要内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 主要内容
• 第2章 MIMO-OFDM载波同步问题分析
• 2.1 OFDM技术的基本原理
• 2.2 MIMO技术的基本原理
• 2.3 MIMO-OFDM技术的基本原理
• 2.4 MIMO-OFDM系统下的载波同步问题
• 2.4.1 同步问题的形式
• 2.4.2 载波频偏对系统性能的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 经典载波同步算法研究
• 3.1 经典OFDM载波同步算法
• 3.1.1 SC算法
• 3.1.2 MM算法
• 3.2 经典MIMO-OFDM载波同步算法
• 3.2.1 Moby算法
• 3.2.2 ZS算法
• 3.2.3 YaoYao算法
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于正交训练序列的载波同步算法研究
• 4.1 基于多个重复训练符号的载波同步算法
• 4.1.1 训练序列的设计
• 4.1.2 频偏估计算法
• 4.1.3 仿真结果及分析
• 4.2 基于单个训练符号的载波同步算法
• 4.2.1 训练序列的结构
• 4.2.2 小数频偏估计算法
• 4.2.3 整数频偏估计算法
• 4.2.4 仿真结果及分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果
• 致谢