论文摘要
正交频分复用（OFDM）技术在无线通信系统中受到越来越多的关注。最近几年,OFDM技术已被实现到许多商业应用中,包含无线局域网（IEEE 802.11a）,地面数字音频广播（DAB-T）,以及地面数字视频广播（DVB-T）。OFDM技术具有很强的对抗符号间干扰的能力,并且利用快速傅立叶变换代替复杂的均衡器,大大提高了运算效率。尽管有很多优点,OFDM技术也有众所周知的缺点:对定时和频率偏差敏感。在无线环境中,传输的OFDM信号以符号形式进行处理,对定时要求高,为了能够正确解调,必须从接收信号中提取出正确的符号起始位置,减少码间串扰的影响;其次,OFDM技术的高频谱利用率和传输可靠性均以子载波的正交性为基础,对频率偏移敏感,如果载波发生频率偏移,失去正交性,就会导致严重的子载波间干扰,降低系统整体性能。因此,在设计OFDM接收机时,需要对时间、频率的偏移进行有效的估计和补偿,尽可能减小对系统性能的影响。本文首先介绍了OFDM技术发展的历史,说明多载波技术的优势及其技术难点,然后从基本的OFDM原理出发,给出了OFDM信号的特性以及一般OFDM系统的构成模型,并阐述了无线信道的基本特性和典型信道模型。其次本文分析了符号定时误差、采样时钟偏差、频率偏差对解调信号的影响。针对符号定时同步问题,阐述了基于训练序列和循环前缀方法两种符号定时同步算法。在训练序列方法中,介绍了几种经典算法,通过仿真比较分析了它们在加性高斯白噪声信道和频率选择性信道下的估计性能。循环前缀算法这一节中,详细推导了最大似然估计算法,该算法避免使用了额外的训练序列,而是充分利用了循环前缀的统计信息。在性能分析后,根据循环前缀的特点提出了一种简化的最大似然估计算法。简化算法避免了复杂的相关运算,并简化了硬件实现。仿真结果表明:简化的最大似然估计算法减小了对循环前缀长度的要求,并提供了较好了估计性能。最后,本文讨论了载波频率同步算法,包括基于循环前缀和发送训练序列方法。分析比较了各种算法的优势和局限。最终分析并总结了同步流程,并给出同步流程图。