OFDM系统中载波频率偏移估计技术的研究

论文摘要

正交频分复用（OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术已经在无线通信领域有了广泛应用,被定为第四代移动通信系统的核心技术,也是未来无线宽带接入系统的基本技术之一。OFDM系统对载波频偏十分敏感,微小的频偏都将造成系统性能的急剧下降,对系统的性能影响很大,载波频偏是OFDM技术应用要解决的关键问题之一,近年来成为人们研究的热点。研究准确、高效的载波频偏估计算法是本论文的主要目的。论文研究了当前一些典型的载波频偏估计算法,并通过仿真结果对其性能进行分析比较。论文的主要工作如下:一、介绍OFDM系统的基本原理、结构及系统模型以及OFDM系统的主要特征。详细分析了OFDM系统中的DFT实现方法、串并变换、保护间隔和循环前缀的功能。二、分析OFDM系统中符号定时偏差、采样定时偏差和载波频率偏差,重点分析三者对OFDM系统产生的影响。其中载波频率偏差主要的危害有两个:一是信号幅度的降低,二是相邻子载波会产生载波间干扰（ICI,Inter-Carrier Interference）。三、研究一种基于循环前缀和两种基于虚子载波的频偏估计算法。在阐明算法基本思想的基础上,重点比较了类MUSIC和类ESPRIT算法,仿真结果表明:类MUSIC算法和类ESPRIT算法都能实现载波频偏的盲估计。类MUSIC算法可以取得很高的估计精度,其性能优于类ESPRIT算法。类MUSIC算法采用了遍历的方法使其性能受步长的影响较大,而且运算量太大,不太适应未来移动环境的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外发展动态与研究现状
• 1.2.1 OFDM 的发展
• 1.2.2 OFDM 的现状
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 论文结构
• 2 OFDM 系统的基本原理
• 2.1 单载波与多载波通信系统
• 2.1.1 单载波通信系统
• 2.1.2 多载波通信系统
• 2.2 OFDM 系统的主要特征
• 2.3 OFDM 系统的基本原理
• 2.3.1 OFDM 系统的基本模型
• 2.3.2 DFT 实现方法
• 2.3.3 串并变换
• 2.3.4 保护间隔和循环前缀
• 2.4 本章小结
• 3 OFDM 系统的同步问题
• 3.1 OFDM 系统同步简介
• 3.2 符号定时偏差对OFDM 系统性能的影响
• 3.2.1 符号定时同步超前对OFDM 系统性能的影响
• 3.2.2 符号定时同步滞后对OFDM 系统性能的影响
• 3.3 样值定时偏差对OFDM 系统性能的影响
• 3.3.1 OFDM 系统中的采样
• 3.3.2 采样偏差分析
• 3.3.3 样值偏差造成的信噪比损耗
• 3.4 载波频率偏差对OFDM 系统性能的影响
• 3.4.1 载波频率偏差对OFDM 的影响
• 3.4.2 载波频率偏差造成的信噪比损耗
• 3.5 本章小结
• 4 盲频偏估计算法
• 4.1 引言
• 4.2 基于循环前缀的联合估计
• 4.2.1 系统描述
• 4.2.2 算法描述
• 4.2.3 仿真实验
• 4.3 基于虚子载波的频偏估计
• 4.3.1 系统描述
• 4.3.2 类MUSIC 算法
• 4.3.3 类ESPRIT 算法
• 4.3.4 仿真实验
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献