基于OFDM协作通信系统同步算法研究

摘要

正交频分复用(OFDM)技术能有效地提高数据传输速率和频谱效率，已成为下一代移动通信的关键技术。在多径环境中，协作通信技术能利用空间分集来抵抗信道衰落，提高系统性能。OFDM技术和协作通信技术的结合成为未来宽带移动通信的研究热点。本文着重研究了OFDM协作通信系统的同步问题。论文主要内容如下:
　　首先，介绍了OFDM系统及协作通信系统关键技术的基本原理，分析了定时同步误差及载波频率误差对OFDM系统的性能影响。然后针对基于OFDM协作通信系统在放大转发和译码转发两种协议下，分析了定时同步误差及载波频率误差对系统性能的影响。
　　然后，研究了OFDM协作通信系统的时间同步问题。首先介绍几种经典的OFDM协作通信系统的时间同步算法。在此基础上，提出了一种充分利用CAZAC序列及信道多径衰落特性的新算法。该算法在信道长度已知的情况下，在一个OFDM符号内实现多个时间偏移估计。此外，无需花费额外开销，就能同时实现多个信道估计。仿真结果表明，与经典的不同周期同步模式(UPSPs)方法相比，在任何信噪比情形下，本文算法准确性更高。
　　最后，研究了OFDM协作通信系统联合定时和频率偏移的同步问题。设计了一种可变参数的训练符号，其中定时偏移估计可以通过相关类型的算法得到，并利用基于FFT和IFFT来降低滑动相关运算的复杂度。载波频率估计可以通过计算复杂度比较低的子空间类算法得到，通过调节训练符号的参数，能够有效的估计定时偏移和载波频率偏移。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要工作与章节安排

第二章 OFDM协作通信系统基本原理

2．1 引言

2．2 OFDM系统基本原理

2．2．1 OFDM系统的基本模型

2．2．2 OFDM系统的实现

2．3 协作通信系统基本原理

2．3．1 协作通信系统模型

2．3．2 中继协议

2．3．3 分集合并技术

2．4 OFDM协作通信系统结构

2．5 本章小结

第三章 OFDM协作通信系统同步误差分析

3．1 引言

3．2 OFDM系统同步误差分析

3．2．1 频率同步偏差的影响

3．2．2 符号定时同步对性能的影响

3．3 OFDM协作通信系统同步误差分析

3．3．1 AF协议下OFDM协作通信系统同步误差分析

3．3．2 DF协议下OFDM协作通信系统同步误差分析

3．4 本章小结

第四章 OFDM协作通信系统时间同步算法研究

4．1 引言

4．2 几种典型的OFDM协作通信系统时间同步方法

4．2．1 基于交织子载波分配方式的时间同步方案

4．2．2 基于UPSP的时间同步方案

4．3 CAZAC序列

4．3．1 ZC序列

4．3．2 Frank序列

4．3．3 Golomb序列

4．4 一种基于CAZAC序列的OFDM协作通信系统时间同步算法

4．4．1 OFDM协作通信系统模型

4．4．2 时间同步算法

4．5 仿真与性能分析

4．6 本章小结

第五章 一种新型的OFDM协作通信系统同步算法

5．1 引言

5．2 两种典型的子空间类算法原理

5．2．1 多重信号子空间分类法(MUSIC)算法原理

5．2．2 旋转不变子空间参数估计法(ESPRIT)算法原理

5．3 一种基于子空间类的OFDM协作通信系统同步算法

5．3．1 训练符号设计及信号接收模型

5．3．2 时间同步算法

5．3．3 时间算法计算复杂度分析

5．3．4 频率同步算法

5．4 仿真结果及性能分析

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 论文展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文和参加项目

声明