OFDM系统同步及自适应链路技术研究

论文摘要

现代无线通信不再局限于简单的通话，它要求视频、图像、数据、话音等多种业务的综合传输。宽带化、分组化、综合化、个人化是未来无线移动通信系统的发展方向。这一目标要求我们的通信缓存更大，速度更快，质量更高。与此同时恶劣的移动通信环境、日益紧张的频谱资源，对我们的通信研究以及应用提出了更大的挑战。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术以其极高的频谱利用率，有效的抗多径干扰能力，满足现代无线通信的要求，已广泛应用于多种宽带无线业务中，并被认为是第四代移动通信的核心技术之一。 但是OFDM技术还有许多亟待改进的地方，其中最重要的问题就是同步和自适应链路技术。通过对同步误差做认真细致的研究，发现OFDM多载波系统同步问题中最重要的又是载波频率同步。本文着重载波同步算法的研究，致力于设计一套高效、稳健的载波同步方案。近年来OFDM系统自适应链路技术成为研究热点，它是进一步提高系统性能的有力手段之一。本文在混合ARQ和动态比特分配方面做了一定研究，取得了很好的效果。 目前OFDM系统的载波同步方案，可以归纳为三大类：辅助数据类，盲估计类和基于循环前缀的半盲估计类。载波同步又可以分为两步实现：捕获和跟踪。针对载波恢复中的捕获过程，本文分析了现有的一些具有代表性的算法，指出其不足并提出了新的算法。新算法通过合理选择、有效设置训练符号的结构，剥离信道和定时偏差的影响，捕获载波频偏。该算法具有稳健、高效、计算量小的特点。 针对载波恢复中的跟踪过程，本文阐述了现有的一些典型算法，如基于循环前缀的最大似然估计算法，对称共轭前缀算法等，分析了其各自的优缺点，并提出了一种面向判决的跟踪算法。面向判决算法利用解调后的数据与原发送数据之间的相似性，通过闭环调整接收端载波频率，跟踪频偏的变化。该算法属于真正的盲估计。仿真结果表明其具有精度高，运算速度快等特点。考虑到信道与同步误差的联合估计比两者分别估计效果更好，特提出最大似然的联合估计算法。但

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 本文图表目录
• 本文用到的主要数学符号列表
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 OFDM系统的发展
• 1.2.1 OFDM系统的历史
• 1.2.2 OFDM系统的应用
• 1.3 OFDM技术的特点
• 1.3.1 OFDM技术的优点
• 1.3.2 OFDM技术的缺点
• 1.3.3 OFDM的关键技术
• 1.4 本文工作与创新
• 1.5 小结
• 参考文献
• 第二章 OFOM系统载波频率捕获
• 2.1 OFDM同步和同步误差
• 2.1.1 OFDM系统载波频率偏差[2，3]
• 2.1.2 符号定时偏差
• 2.2 载波捕获现有算法分析
• 2.2.1 虚载波法
• 2.2.2 导频法
• 2.3 稳健的频偏捕获算法
• 2.3.1 离散OFDM系统模型
• 2.3.2 导频序列的分析
• 2.3.3 新算法的提出
• 2.3.4 算法的稳健性分析
• 2.3.5 仿真结果
• 2.3.6 结论
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 OFOM系统的频率跟踪算法研究
• 3.1 现有典型算法介绍
• 3.1.1 最大似然算法
• 3.1.2 利用对称共扼前缀的最大似然估计法
• 3.2 新的频偏跟踪算法
• 3.2.1 OFDM系统频偏跟踪算法建模
• 3.2.2 判决反馈算法的提出
• 3.2.3 基于时域导频的判决反馈算法
• 3.2.4 仿真结果
• 3.2.5 关于算法的讨论
• 3.3 频偏与信道联合估计
• 3.3.1 系统建模
• 3.3.2 算法流程
• 3.3.3 仿真结果
• 3.3.4 联合估计小结
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 混合 ARQ在 OFOM系统中的应用
• 4.1 预重传混合 ARQ技术背景
• 4.1.1 TDD信道的特征
• 4.1.2 预重传算法的基本思想
• 4.2 预重传算法
• 4.2.1 Nakamura Osamu预重传算法
• 4.2.2 滑动窗预重传算法
• 4.2.3 缓存算法的提出
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 衰落信道中 OFOM系统子载波自适应调制
• 5.1 现有的子载波自适应调制算法
• 5.1.1 最优比特装载技术
• 5.1.2 次优比特装载技术
• 5.2 MPSK子载波调制算法的提出
• 5.2.1 OFDM系统模型
• 5.2.2 自适应比特装载算法推导
• 5.2.3 算法实现
• 5.2.4 新算法与最优算法的比较
• 5.2.5 仿真及小结
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 结论及展望
• 致谢
• 读博期间发表论文