OFDM寬帶無(wú)線(xiàn)基帶接收機(jī)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(duì)抗多徑衰落的能力，已經(jīng)被許多無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)定為物理層傳輸方案。但是OFDM系統(tǒng)對(duì)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(jī)的性能。本論文主要針對(duì)OFDM寬帶無(wú)線(xiàn)基帶接收機(jī)中的同步算法進(jìn)行了深入研究，內(nèi)容包括載波同步和符號(hào)同步，并且對(duì)其性能進(jìn)行了嚴(yán)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(duì)已有算法運(yùn)算復(fù)雜度高、頻譜效

2、率低和估計(jì)精度不夠等問(wèn)題，提出了兩種改進(jìn)的小數(shù)頻偏的同步算法，具體包括：1)基于恒定包絡(luò)調(diào)制OFDM系統(tǒng)的小數(shù)載波頻偏估計(jì)算法，通過(guò)最小化相鄰兩個(gè)OFDM符號(hào)中相同子載波上數(shù)據(jù)的能量差來(lái)獲取頻偏估計(jì)。證明了算法的可分辨性問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上利用曲線(xiàn)擬合設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)化的搜索方法，然后理論推導(dǎo)了算法估計(jì)的均值和均方差。2)應(yīng)用于恒定包絡(luò)調(diào)制OFDM系統(tǒng)的載波頻偏跟蹤算法。算法假設(shè)接收機(jī)已知信道頻率響應(yīng)，因此可以通過(guò)最小化OFDM符號(hào)與信道頻率響應(yīng)的

3、能量差來(lái)跟蹤頻偏。文中證明了算法的可分辨性問(wèn)題，利用多項(xiàng)式求根的方法簡(jiǎn)化了復(fù)雜度，理論分析表明算法性能對(duì)信道估計(jì)誤差不敏感。利用空時(shí)編碼，上述兩種算法都可以應(yīng)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(jì)算法，具體包括：1)利用線(xiàn)性預(yù)編碼來(lái)進(jìn)行整數(shù)載波頻偏估計(jì)。線(xiàn)性預(yù)編碼在發(fā)送機(jī)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(jī)在DFT解調(diào)以

4、后通過(guò)考察這些子載波的分布情況進(jìn)行頻偏估計(jì)。文中仔細(xì)設(shè)計(jì)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(luò)調(diào)制的OFDM系統(tǒng)的整數(shù)頻偏估計(jì)算法。通過(guò)能量再分配技術(shù)放大或縮小相鄰兩個(gè)待發(fā)送的OFDM符號(hào)中某些子載波上數(shù)據(jù)的能量從而“記憶”下沒(méi)有頻偏的OFDM符號(hào)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(jì)。文中設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)化的算法，并且通過(guò)選取多個(gè)子載波或者多個(gè)OFDM符號(hào)來(lái)對(duì)抗多徑效應(yīng)。算法同樣可以

5、應(yīng)用在MIMO系統(tǒng)中。以上兩種算法不需要導(dǎo)頻或是空載波，所以頻譜利用率較高。
　　最后，設(shè)計(jì)了一種兩步式的OFDM符號(hào)同步方法，符號(hào)定時(shí)的最佳點(diǎn)是多徑信號(hào)中第一徑的到達(dá)時(shí)間。算法借助于一個(gè)訓(xùn)練符號(hào)來(lái)估計(jì)第一徑時(shí)延，適用于突發(fā)型OFDM傳輸系統(tǒng)。算法包括粗符號(hào)同步和精符號(hào)同步兩部分。粗符號(hào)同步采用基于循環(huán)前綴的最大似然算法估計(jì)出一個(gè)粗符號(hào)定時(shí)點(diǎn)，同時(shí)把第一徑時(shí)延限制在這個(gè)點(diǎn)為中心的一個(gè)搜索區(qū)間內(nèi)以供精同步使用。精符號(hào)同步采用遺傳算法