正交频分复用系统时频同步算法的研究

摘要

正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波调制技术。OFDM技术以其频谱利用率高，抗多径衰落能力强等优点，得到了人们的广泛关注。OFDM技术不仅被应用到了无线通信，还被应用到了无线局域网，OFDM技术已经被作为IEEE802.11a的物理层标准，现在人们更将其视为后3G时代移动通信的核心技术，而且，人们正在尝试将OFDM技术应用到低压电力线载波通信上。近年来，MIMO技术与OFDM技术的结合逐渐成为人们研究的热点。但无论OFDM系统还是MIMO-OFDM系统都对同步误差非常敏感，若在OFDM系统或MIMO-OFDM系统中存在同步误差，将会在系统中引起符号间干扰，甚至引起子载波间干扰，破坏OFDM系统子载波间的正交性，因此，较准确的定时同步和载波频率同步是OFDM系统及MIMO-OFDM系统正常工作的前提。
　　 本文首先分析了同步误差对OFDM系统性能的影响。通过对定时同步误差和载波频偏误差的深入分析，给出了定时同步误差和载波频偏误差对OFDM系统性能的影响。
　　 其次，研究了基于训练序列的定时同步算法。通过对S＆C算法和Minn算法的分析和研究，提出了基于新训练序列的改进算法，提高了OFDM系统定时同步性能。
　　 再次，研究了基于循环前缀的时频同步算法。研究了循环前缀长度对ML算法同步性能的影响，在此基础上，提出了基于变化长度循环前缀的改进ML定时算法，提高了ML算法在低信噪比情况下的同步估计性能。针对ML算法不适合在多径信道下进行同步估计的问题，提出一种基于循环前缀的差分OFDM时频同步算法。新算法能够完成多径信道下的时频同步估计。
　　 最后，研究了MIMO-OFDM系统的时频同步算法。MIMO信道是多入多出信道，一般分为集中式MIMO信道和分布式MIMO信道。本文针对集中式MIMO信道下的MIMO-OFDM系统，提出了一个四步策略的同步算法。所提算法需要1组短训练序列和2个长训练序列。两种训练序列结合，使所提算法具有较好的时频同步估计性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外正交频分复用系统时频同步技术的研究现状及分析

1．3 课题来源及研究内容

第2章 同步误差对OFDM系统性能的影晌

2．1 引言

2．2 OFDM原理

2．3 OFDM技术的优缺点

2．4 OFDM系统参数的选择及OFDM系统的仿真模型

2．5 同步误差对OFDM系统性能的影响

2．5．1 定时同步误差对OFDM系统性能的影响

2．5．2 载波频率偏移误差对OFDM系统性能的影响

2．6 本章小结

第3章 基于训练序列的改进OFDM符号定时同步算法的研究

3．1 OFDM通信系统模型

3．2 S＆C符号定时估计算法

3．3 Minn算法

3．4 改进的符号定时同步算法

3．4．1 新训练序列的设计

3．4．2 门限值的设定

3．5 仿真分析

3．6 本章小结

第4章 基于循环前缀的OFDM时频同步算法的研究

4．1 引言

4．2 ML算法

4．3 基于长度变化的循环前缀的改进OFDM定时同步算法

4．3．1 循环前缀长度对ML算法同步性能的影响

4．3．2 基于长度变化的循环前缀的改进OFDM同步算法

4．3．3 仿真分析

4．4 一种基于循环前缀的差分OFDM时频同步算法

4．4．1 所提的时频同步算法

4．4．2 门限的设定

4．4．3 仿真分析

4．5 本章小结

第5章 MIMO-OFDM系统同步算法的研究

5．1 引言

5．2 MIMO信道

5．3 MIMO-OFDM系统

5．4 四步策略的同步算法

5．4．1 同步训练序列的设计

5．4．2 定时粗同步

5．4．3 载波频偏粗同步

5．4．4 定时细同步

5．4．5 载波频偏细同步

5．4．6 导频符号的设计与插入

5．5 仿真分析

5．6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

攻读学位期间参加的科研项目

致谢