数据辅助型OFDM系统同步算法研究

摘要

正交频分复用（orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM）技术是一种多载波数字调制技术，它具有抗干扰和抗多径能力强，频谱利用率高等优点，与其他技术结合在一起应用到第四代移动通信系统中。但OFDM技术的缺点是对定时同步误差和载波频率偏差非常敏感。定时误差会造成相位的旋转，而频率偏移会使各子载波间的正交性遭到破坏，系统性能急剧恶化。因此准确的时频同步对提升OFDM系统的整体性能起到非常关键的作用。
　　本文研究数据辅助型OFDM系统的同步算法，并主要研究符号定时同步和载波频率同步算法的优化问题。首先介绍了国内外研究OFDM同步技术的研究现状，OFDM的基本原理和系统模型，同步的原理和处理过程，并详细分析了符号定时误差和载波频率偏差对OFDM系统的影响。
　　其次，对基于PN序列的同步算法进行了深入研究，分析了其中的Schmidl& Cox算法和Minn算法。针对Schmidl&Cox算法的平台现象，以及Minn算法存在较大相关峰的缺点，本文提出了一种时频联合同步算法。改进方案通过引入伪随机加权因子重新设计训练符号，利用伪随机序列的自相关性和训练符号的镜像对称结构提出相应的定时测度函数，来进行符号定时同步，并实现载波频率同步。通过在AWGN信道和多径瑞利衰落信道中进行实验仿真，以及与Schmidl&Cox算法、Minn算法的比较，验证了改进算法的优越性。
　　再次，在分析CAZAC序列性质和Park同步算法的基础上，本文提出了基于CAZAC序列的Park同步算法，然后针对改进的Park算法定时测度曲线出现相关峰的缺点，又提出了基于CAZAC序列的定时同步算法，并在不同循环前缀长度的情况下进行实验仿真，通过对比验证了改进算法有效提高定时准确度的优点。