OFDM系统载波同步的研究

论文摘要

正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术是一种多载波调制技术,具有频谱利用率高和抗多径道干扰能力强的优点,已经在无线通信领域有了广泛的应用,并将成为下一代移动通信的核心技术之一。然而这些优点只有在子载波保持正交性的前提下才能体现出来,一旦正交性遭到破系统性能就会急剧下降,但是OFDM系统对载波频率偏移(CFO,Carrier Frequency Offset)十分敏感,微小的频偏都将造成子载波正交性的破坏从而恶化系统性能,所以精确的载波频率同步对OFDM系统来说至关重要。本文主要研究OFDM的载波同步问题,针对目前国内外的经典载波频偏估计算法进行了深入的分析比较和研究。论文首先介绍了OFDM基本原理及特点,然后分析了符号定时偏差、采样时钟偏差和载波频率偏差的产生机理及对系统的影响,继而将载波同步算法分为非数据辅助和数据辅助两大类,关于非数据辅助类算法主要研究了基于循环前缀的最大似然估计算法,并对该算法进行了仿真分析及改进。关于数据辅助类算法,本文首先提出了一种基于梳状导频符号的非线性最小均方算法,其次分别介绍了Moose算法和Schmidl & Cox这两种经典的基于训练序列的算法,最后针对OFDM在IEEE802.16a中的应用,研究了相应的基于训练序列的同步算法。本文旨在分析比较各种算法,找出各算法的优缺点及适合用的场合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 OFDM 系统的历史及发展
• 1.3 OFDM 系统的优缺点
• 1.4 载波同步算法的研究现状
• 1.5 论文的结构和安排
• 第二章 OFDM 系统的基本原理
• 2.1 无线信道特征
• 2.1.1 小尺度衰落
• 2.1.2 无线信道的时间和频率选择特性
• 2.1.3 无线信道对OFDM 信号的影响
• 2.2 OFDM 系统的基本原理
• 2.2.1 串并转换
• 2.2.2 子载波调制
• 2.2.3 DFT 实现
• 2.2.4 保护间隔和循环前缀
• 2.3 OFDM 技术在IEEE802.16a 中的应用
• 第三章 OFDM 同步技术原理分析
• 3.1 OFDM 的同步技术的分类
• 3.1.1 符号定时同步
• 3.1.2 采样时钟同步
• 3.1.3 载波频率同步
• 3.2 同步错误对系统的影响
• 3.2.1 符号定时偏差对系统的影响
• 3.2.2 采样时钟不同步对系统的影响
• 3.2.3 载波频率偏差对系统的影响
• 3.3 OFDM 载波同步过程介绍
• 第四章 基于循环前缀的载波同步算法
• 4.1 引言
• 4.2 利用循环前缀的最大似然估计算法
• 4.2.1 算法原理
• 4.2.2 仿真结果
• 4.3 ML 算法的优缺点与改进算法
• 4.3.1 多符号部分CP 相关法基本原理
• 4.3.2 仿真结果
• 4.4 小结
• 第五章 基于数据辅助的载波同步算法
• 5.1 引言
• 5.2 基于梳状导频的非线性最小均方算法
• 5.2.1 算法原理
• 5.2.2 仿真结果
• 5.3 基于训练序列的载波同步算法
• 5.3.1 Moose 算法
• 5.3.2 Schmidl & Cox 算法
• 5.4 基于IEEE802.16a 的OFDM 载波同步算法
• 5.4.1 算法原理
• 5.4.2 仿真结果
• 5.5 小结
• 第六章 论文总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 论文展望
• 参考文献
• 英文缩略词表
• 致谢
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文