基于混沌训练序列的OFDM系统同步算法研究

论文摘要

正交频分复用(OFDM)因具有抗频率选择性衰落、频谱效率高和抗窄带干扰的优点，是通讯技术研究中的热点。本文采用理论分析和计算机仿真相结合的研究方法，研究了OFDM系统同步技术，在训练序列产生、定时同步、频偏估计、以及系统设计仿真与算法性能分析等方面做了较为深入的研究。分析和比较了四种伪随机序列的平衡性、游程性、相关特性及在OFDM系统中的峰均比特性，得出了采用混沌序列作为OFDM系统同步训练序列的可行性结论。由于混沌序列具有高度保密性等优势，研究混沌序列在OFDM系统中的应用具有重要意义。提出了一种基于混沌训练序列的系统定时同步新算法。该算法训练符号结构简单，带宽资源消耗少；消除了定时测度存在模糊平顶和多尖峰的现象，同步精度高；对频率偏差具有较强的鲁棒性，可抗多径干扰；在时域内一次性完成，降低了频偏估计的实现难度；可适用于各种子载波数目的系统。提出了一种新的系统频偏估计算法。新算法采用与定时同步新算法完全相同的训练符号，消除了定时和频偏估计采用不同训练符号而引起的传输效率下降的现象；克服了以往算法的高复杂性和低精度的缺陷，抗多径干扰能力强；频偏估计在时域内完成，加快了频率补偿速度；频率估计范围广。设计了完整的OFDM传输系统。在不同信道环境下，对采用同步新算法的传输系统进行仿真研究。分析表明，该系统具有性能稳定、适用性强、误码率低和易于实现等特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信的发展
• 1.2 OFDM的基本原理
• 1.2.1 OFDM系统模型
• 1.2.2 OFDM信号的数学表示
• 1.2.3 保护间隔和循环前缀
• 1.2.4 子载波调制
• 1.3 OFDM系统的优缺点及关键技术
• 1.4 OFDM系统同步技术及其研究现状
• 1.4.1 同步误差对OFDM系统性能的影响
• 1.4.2 OFDM同步技术研究现状
• 1.4.3 混沌系统在OFDM中的应用现状
• 1.5 研究目的与意义
• 1.6 本文的主要工作及内容安排
• 第二章 伪随机序列的产生与特性分析
• 2.1 几种伪随机序列的产生
• 2.2 伪随机序列的统计特性分析
• 2.2.1 平衡性
• 2.2.2 游程特性
• 2.2.3 相关特性
• 2.2.4 PAPR特性
• 2.3 混沌序列的优选策略
• 2.4 本章小结
• 第三章 OFDM系统定时同步算法研究
• 3.1 基于训练序列的传统定时同步算法
• 3.1.1 T&D算法
• 3.1.2 H.Minn算法
• 3.2 基于混沌序列的定时同步新算法
• 3.2.1 训练序列结构设计
• 3.2.2 定时同步新算法设计与分析
• 3.2.3 定时同步算法流程图
• 3.3 算法仿真及性能分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 OFDM系统频偏估计算法研究
• 4.1 OFDM系统的传统频偏估计算法
• 4.1.1 ML频偏估计算法
• 4.1.2 T&D算法
• 4.2 基于混沌训练序列的频偏估计新算法
• 4.2.1 小数倍频偏估计
• 4.2.2 整数倍频偏估计
• 4.3 算法仿真及性能分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 OFDM系统设计及仿真
• 5.1 OFDM系统仿真设计
• 5.2 OFDM仿真系统的参数设置
• 5.3 系统仿真分析
• 5.3.1 OFDM系统仿真信号分析
• 5.3.2 OFDM系统同步算法分析
• 5.3.3 OFDM系统误码率分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果