60GHz无线通信系统中定时同步算法的研究

摘要

60GHz频段拥有丰富的频谱资源，许多国家和地区相继开放了大约7~9GHz的可用免费带宽，足以提供Gbps的传输速率。目前，60GHz短距离通信技术引起了学术界和工业界的广泛关注，具有巨大的市场应用前景。超高的传输速率、高频段信号的传播特性、硬件的性能差异，这些都给60GHz系统设计者提出了新的要求和挑战。
　　同步是60GHz系统接收机需要完成的首要任务，具有至关重要的作用。本文主要研究60GHz单载波系统中的时间同步，即采样定时同步和帧/符号同步。超高的符号传输速率、昂贵的价格，限制了接收机中A/D的采样速率和使用数量，对采样定时同步提出了新的要求。同时，60GHz系统需要精度更高、性能更优良的帧/符号定时同步算法。
　　第一章介绍了60GHz短距离通信系统和时间同步技术的发展现状，给出了本文的主要研究内容和全文的结构安排。
　　第二章首先简要介绍了60GHz频段信号的传播特性、IEEE802.15.3c信道模型，接着概述了60GHz系统的几项关键技术以及标准帧结构。最后，介绍了目前主流的时间同步技术，并进行了对比分析。
　　第三章主要探索60GHz系统采样定时同步算法。首先分析了采样定时偏差及对性能的影响。接着就两倍采样速率下的采样定时偏差估计方法进行了探究，得到了两种新的方法，方法一基于Gardner准则，适用于IEEE802.11ad标准中的Golay序列，方法二利用了采样定时偏差对训练序列相关特性的影响。最后，分析了60GHz系统中基于多相时钟选择的采样定时同步方法，对其进行了适当的改进，给出了仿真验证与性能分析。
　　第四章讨论了帧/符号定时偏差及其影响，确定了最佳的同步区域。然后，对帧/符号定时同步方法进行了探究。改进的基于自相关的粗帧/符号定时度量曲线具有十分尖锐的主峰，从而提高了同步的精度，降低了方差。在改进的细帧/符号定时同步方法中，利用训练序列的互相关特性，将时域信道估计与细同步估计相结合，通过增设门限加快信道估计的收敛速度，并利用搜索窗寻找第一条径。在IEEE802.15.3c的视距（LOS）和非视距（NLOS）信道模型下进行了仿真验证。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1研究背景与研究现状

1.2主要研究内容

1.3本文的结构安排

第二章 60GHz短距离无线通信系统及同步技术概述

2.1引言

2.2IEEE 802.15.3c信道传播特性

2.3 60GHz短距离无线系统方案概述

2.4基于SC的60GHz系统帧结构

2.5同步技术

2.6本章小结

第三章 采样定时同步算法研究

3.1引言

3.2采样定时偏差及其影响

3.3两倍采样速率下采样偏差估计算法的探究

3.4基于改变时钟相位的采样定时方法

3.5本章小结

第四章 帧/符号定时同步算法研究

4.1引言

4.2帧/符号定时偏差及其影响

4.3改进的帧/符号定时同步算法

4.4本章小结

第五章 全文总结

5.1本文工作及贡献

5.2下一步工作的建议和未来研究方向

致谢

参考文献

个人简历

本文作者已发表文章

本文作者在攻读硕士期间参加的科研项目