慢时变信道下OFDM系统时频同步及信道估计算法研究

论文摘要

正交频分复用（OFDM）技术是当前移动通信领域的一项关键技术。该技术具有很强的抗多径衰落能力,频谱利用率高,适合在无线信道中传输高速数据业务,因而倍受关注。在实际应用中OFDM已经成为无线局域网协议IEEE802.11a、欧洲数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）等多个协议的核心技术,并且成为第四代移动通信系统的主流技术之一。本文首先介绍了OFDM的基本原理,重点强调了OFDM信号子载波相互正交的特性,并给出了基于DFT实现的OFDM系统框图。随后又简要介绍了两种常用协议:基于突发OFDM信号的室内无线通信协议IEEE802.11a以及基于连续OFDM信号的欧洲数字视频广播DVB-T协议。文中详细讨论了OFDM系统的同步问题。首先分析了同步偏差的来源,以及这些同步偏差对OFDM系统造成的影响;并提出了一些有效的同步算法来消除这些影响。这些同步算法中既包括协作通信中的数据辅助型算法,如延时相关算法;又包括非协作通信中的盲同步算法,如极大似然联合估计算法等。然后,论文又对OFDM系统中的信道估计问题进行了较为深入的研究,讨论了多种经典的信道估计算法,如MMSE、SVD、LS算法等。此外,详细介绍了一种基于子空间分解的盲信道估计算法,并将该算法得到的估计结果与经典的信道估计算法进行了比较。最后,本文又对本研究组独立开发的“OFDM系统仿真演示软件”进行了简要介绍,包括软件功能及使用方法等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题来源和目的
• 1.2 课题的背景和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文的主要研究内容及章节安排
• 第二章 OFDM基本原理
• 2.1 OFDM信号
• 2.2 基于DFT的OFDM实现
• 2.3 OFDM系统模型
• 第三章 OFDM相关标准简介
• 3.1 IEEE802.11a协议
• 3.2 DVB-T协议
• 第四章 OFDM同步
• 4.1 同步偏差对OFDM信号的影响
• 4.1.1 符号定时偏差
• 4.1.2 载波频率偏差
• 4.1.3 相位偏差
• 4.1.4 各偏差的综合影响
• 4.2 数据辅助同步算法
• 4.2.1 帧检测
• 4.2.2 符号定时同步
• 4.2.3 载波频率同步
• 4.2.4 相位补偿
• 4.3 极大似然盲同步算法
• 4.3.1 理论推导
• 4.3.2 算法改进
• 4.3.3 仿真结果分析
• 第五章 OFDM信道估计
• 5.1 无线信道模型
• 5.2 导频辅助信道估计算法
• 5.2.1 MMSE算法
• 5.2.2 SVD算法
• 5.2.3 LS算法
• 5.3 基于子空间分解的盲信道估计算法
• 5.4 仿真结果分析
• 第六章 OFDM系统仿真性能分析
• 6.1 IEEE802.11a系统
• 6.2 DVB-T系统
• 第七章 OFDM系统仿真演示软件
• 7.1 软件简介
• 7.2 频谱计算与显示
• 7.3 星座图演示
• 第八章 总结与展望
• 8.1 工作总结
• 8.2 进一步工作建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果