短波OFDM系统的同步与均衡技术研究

论文摘要

对于短波通信,多径时延扩展以及多普勒频移等复杂时变的信道条件已经成为制约短波通信传输速率提高的一个主要瓶颈。正交频分复用(OFDM)技术作为一种有效的抗多径的高速传输技术,已经得到了广泛的研究,并已成为提高短波通信传输速率的一个重要研究方向。OFDM的一个缺点是对于符号和载频同步的误差非常敏感。同步误差会破坏子载波之间的正交性,引起严重的载波问干扰(ICI),使解调性能下降。在OFDM系统中,由于多径和各种因素引起的选择性衰落存在,需要均衡来补偿信道特性的不理想,以用来减小由此带来的系统性能的损失。因此,本文致力于OFDM的两项关键技术——同步与均衡技术的研究,并重点讨论了它们在短波信道下的应用。对于频偏的估计,本文提出了一种基于自相关矩阵的频偏盲估计算法,该算法利用了矩阵对角化准则,通过使得接收信号自相关矩阵非对角线元素的模值之和达到最小实现分数倍频偏的跟踪、通过判断对角线元素位置发生的移动可以准确的估计整数倍频偏。在该算法的基础上,本文还设计了一种基于自相关矩阵的符号定时同步了方法,其主要思想是通过使得对角线上对应虚载波位置的元素的模值之和最小实现符号同步。在信道均衡环节,首先讨论了几种典型的盲信道估计算法,然后针对短波信道具有缓变的特点以及美军标39音OFDM系统的结构特点,找出一种适合短波39音的半盲信道估计算法——基于IFFT滤波法以及相关检测法。该算法利用迭代均衡思想,具有计算简单以及较高的估计精度。最后本文针对一段实际截获的39音信号,对其解调过程中的信号检测、信号同步以及信道均衡等环节进行了分别介绍,对实际信号的测试表明,本文所提出以及讨论的算法对于实际的短波OFDM信号是有效可行的。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 OFDM技术的由来
• 1.1.2 OFDM技术的发展历史、现状及前景
• 1.1.3 OFDM的特点
• 1.1.4 OFDM在短波通信中的应用
• 1.2 论文的主要工作
• 1.3 论文的篇章结构
• 第二章 OFDM基本原理及短波信道模型
• 2.1 OFDM基本原理
• 2.1.1 连续时间域模型
• 2.1.2 基于DFT的OFDM实现
• 2.1.3 OFDM系统中的关键技术及其主要方法
• 2.2 短波信道的特点
• 2.2.1 短波信道的传播模式
• 2.2.2 短波信道的传输特性
• 2.2.3 短波信道的统计模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 OFDM系统的频偏估计
• 3.1 载波频率偏差对OFDM的影响
• 3.2 基于自相关矩阵的频偏盲估计算法
• 3.2.1 算法描述
• 3.2.2 仿真结果
• 3.3 基于保护间隔的频偏跟踪算法
• 3.3.1 基于保护间隔鉴相器原理
• 3.3.2 频偏跟踪的环路模型
• 3.3.3 性能分析与仿真结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 OFDM系统的符号定时同步
• 4.1 符号定时误差对OFDM系统的影响
• 4.2 基于自相关矩阵的符号定时算法
• 4.2.1 算法描述
• 4.2.2 仿真结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 OFDM信道估计与均衡
• 5.1 信道估计误差对系统性能的影响
• 5.2 盲信道估计算法
• 5.2.1 基于子空间方法的盲信道估计
• 5.2.2 基于输入数据循环平稳特性的盲信道估计
• 5.3 半盲信道估计算法
• 5.3.1 基于IFFT滤波的信道估计算法
• 5.3.2 基于相关检测的信道估计算法
• 5.3.3 算法仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 短波39音OFDM系统解调
• 6.1 39音OFDM系统介绍
• 6.1.1 系统模型
• 6.1.2 39音OFDM分组结构
• 6.1.3 39音OFDM物理层参数
• 6.2 39音信号检测
• 6.3 39音信号同步
• 6.4 39音信号的信道估计
• 6.5 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢