OFDM系统基于序列的信道估计与同步技术的仿真与研究

摘要

正交频分复用技术（OFDM）近年来在学术研究和工程应用上引起了广泛兴趣，OFDM系统以其强抗多径衰落和高频谱效率的特点成为B3G的关键技术之一。信道估计与时频同步是OFDM系统正常工作的前提。信道估计和同步技术在工程应用上常基于特定导频序列的算法，本论文针对OFDM系统基于 Zadoff-chu序列的信道估计和同步技术进行了全面且深入的研究，设计算法实现方案和仿真系统，仿真比较各算法性能，并针对Schmidl定时同步提出改进的定时同步算法。序列自身的自相关和互相关性质也是本论文研究内容。
　　 在详细阐述OFDM基本原理和核心算法的基础上，论文首先研究了信道估计算法及实现方法，主要算法包括基于多相序列的最小均方误差（MMSE）、最大似然估计（MLE）、最小平方（LS）信道估计算法及一阶线性插值、时域插值这两种插值算法。仿真并比较衰落信道各序列各算法的误码率性能及相关序列性能。对于同步算法，论文首先系统的研究了多径信道定时偏差和载波偏移带来的子载波间干扰（ICI）和码间干扰（ISI）对OFDM系统的影响，进而选取三种经典算法，Moose算法、Schmidl算法及基于CP的ML算法，设计算法实现方案及仿真流程，并分析比较三种经典同步算法的定时及频偏估计性能，在此基础上针对Schmidl定时同步的缺点设计解决方案，提出定时同步的改进算法，并进行仿真。
　　 结合仿真结果可以看出，MMSE和MLE性能优于LS算法，但计算量大，实际应用受限。时域插值的性能较一阶线性插值优越，但在实际系统中时延较大并且占用资源较多。同步算法中MLE算法为基础算法，Schmidl算法复杂度较高，定时估计有峰值平台现象，针对此现象本论文中提出一种改进算法，可根据定时度量函数计算较为准确的峰值点，ML算法基于CP实现，受信道影响较大。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1.论文研究背景

1.2.OFDM技术发展与应用

1.3.多相序列发展背景及进展技术发展与应用

1.4.论文主要内容

第2章 OFDM系统基本原理

2.1.OFDM概述

2.2.无线信道衰落特性[10]

2.2.1 大尺度衰落

2.2.2 小尺度衰落

2.3.OFDM基本原理及参数

2.3.1 OFDM符号表示

2.3.2 OFDM的保护时间和循环前缀

2.3.3 OFDM系统流程

2.4.OFDM的关键技术

2.4.1 峰均比控制技术

2.4.2 同步技术

2.4.3 信道估计

2.4.4 信道编码与交织

2.4.5 均衡技术

2.5.OFDM系统的优缺点

2.6.OFDM系统基本原理小结

第3章 多相序列简介

3.1.CAZAC序列简介

3.2.Zadoff—chu序列的产生

3.3.Zadoff—chu序列的自相关特性

3.4.Zadoff—chu序列小结

第4章 OFDM系统信道估计算法

4.1.信道估计基本步骤

4.2.信道估计算法

4.2.1.LS信道估计算法

4.2.2.MMSE信道估计算法

4.2.3.MLE信道估计算法

4.3.插值算法[19]

4.3.1.一阶线性插值

4.3.2.时域插值

4.4.信道估计算法仿真设计

4.4.1.仿真条件

4.4.2.仿真框图及流程

4.5.信道估计仿真结果与分析

4.5.1.信道估计曲线比较

4.5.2.AWGN信道不同调制方式的误码率

4.5.3.多径信道QPSK调制方式的误码率

4.6.信道估计小结

第5章 OFDM系统同步算法

5.1.同步的基本步骤

5.2.同步误著对系统的影响

5.2.1.频率同步误差的影响

5.2.2.时间同步误著的影响

5.2.3.相位噪声的影响

5.3.同步算法

5.3.1.MLB算法

5.3.2.Schmidl算法

5.3.3.ML算法

5.4.同步算法仿真设计

5.4.1.仿真条件

5.4.2.仿真框图及流程

5.5.同步算法仿真结果与分析

5.5.1.MLE算法

5.5.2.Schmidl算法

5.5.3.ML算法

5.6.改进的Schmidl定时同步算法

5.6.1.算法原理与仿真设计

5.6.2.算法结果与分析

5.7.同步算法小结

第6章 总结与展望

符号说明

参考文献

致 谢

作者研究生期间发表的论文