OFDM寬帶無線基帶接收機中的同步算法研究.pdf

1、OFDM技術(shù)具有很高的頻譜效率和對抗多徑衰落的能力，已經(jīng)被許多無線通信標準定為物理層傳輸方案。但是OFDM系統(tǒng)對同步誤差比單載波系統(tǒng)更加敏感，同步性能的好壞直接影響到基帶接收機的性能。本論文主要針對OFDM寬帶無線基帶接收機中的同步算法進行了深入研究，內(nèi)容包括載波同步和符號同步，并且對其性能進行了嚴密論證和深入分析。
　　以O(shè)FDM系統(tǒng)的子載波間隔做歸一化，載波頻率偏差可以分為小數(shù)和整數(shù)頻偏。本論文針對已有算法運算復雜度高、頻譜效

2、率低和估計精度不夠等問題，提出了兩種改進的小數(shù)頻偏的同步算法，具體包括：1)基于恒定包絡調(diào)制OFDM系統(tǒng)的小數(shù)載波頻偏估計算法，通過最小化相鄰兩個OFDM符號中相同子載波上數(shù)據(jù)的能量差來獲取頻偏估計。證明了算法的可分辨性問題，在此基礎(chǔ)上利用曲線擬合設(shè)計了簡化的搜索方法，然后理論推導了算法估計的均值和均方差。2)應用于恒定包絡調(diào)制OFDM系統(tǒng)的載波頻偏跟蹤算法。算法假設(shè)接收機已知信道頻率響應，因此可以通過最小化OFDM符號與信道頻率響應的

3、能量差來跟蹤頻偏。文中證明了算法的可分辨性問題，利用多項式求根的方法簡化了復雜度，理論分析表明算法性能對信道估計誤差不敏感。利用空時編碼，上述兩種算法都可以應用在MIMO-OFDM系統(tǒng)中。仿真結(jié)果表明相比于已有算法，以上兩種算法能夠有效降低系統(tǒng)誤比特率。
　　其次，提出了兩種整數(shù)頻偏的估計算法，具體包括：1)利用線性預編碼來進行整數(shù)載波頻偏估計。線性預編碼在發(fā)送機IDFT調(diào)制以前為某些子載波上的數(shù)據(jù)引入相關(guān)性，接收機在DFT解調(diào)以

4、后通過考察這些子載波的分布情況進行頻偏估計。文中仔細設(shè)計了這些特定子載波的選取規(guī)則以獲得最好的性能。2)提出一種采用恒定包絡調(diào)制的OFDM系統(tǒng)的整數(shù)頻偏估計算法。通過能量再分配技術(shù)放大或縮小相鄰兩個待發(fā)送的OFDM符號中某些子載波上數(shù)據(jù)的能量從而“記憶”下沒有頻偏的OFDM符號結(jié)構(gòu)；在接收端DFT解調(diào)以后考察這些子載波的分布情況可以得出頻偏估計。文中設(shè)計了簡化的算法，并且通過選取多個子載波或者多個OFDM符號來對抗多徑效應。算法同樣可以

5、應用在MIMO系統(tǒng)中。以上兩種算法不需要導頻或是空載波，所以頻譜利用率較高。
　　最后，設(shè)計了一種兩步式的OFDM符號同步方法，符號定時的最佳點是多徑信號中第一徑的到達時間。算法借助于一個訓練符號來估計第一徑時延，適用于突發(fā)型OFDM傳輸系統(tǒng)。算法包括粗符號同步和精符號同步兩部分。粗符號同步采用基于循環(huán)前綴的最大似然算法估計出一個粗符號定時點，同時把第一徑時延限制在這個點為中心的一個搜索區(qū)間內(nèi)以供精同步使用。精符號同步采用遺傳算法