無線通信系統(tǒng)中載波同步關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無線通信系統(tǒng)中的噪聲與多用戶干擾是載波同步技術(shù)面臨的兩個重要影響因素。一方面鎖相環(huán)及數(shù)據(jù)輔助的載波同步裝置在低信噪比通信系統(tǒng)中面臨著估計精度差、收斂速度慢的問題。另一方面在協(xié)作MIMO通信系統(tǒng)中則需要解決低信干噪比(SINR)條件下的多頻偏與信道聯(lián)合估計問題。因此針對低信噪比與多用戶通信系統(tǒng)研究低復(fù)雜度、高精度的載波同步算法成為一個重要的難題。本文主要的研究內(nèi)容及創(chuàng)新成果如下：
　　為了設(shè)計可適應(yīng)于低信噪比與大頻偏衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的

2、鎖頻鎖相器,本文分析了窗口類型對系統(tǒng)捕獲與抗噪聲性能的影響原理。證明了大窗口具有更大的同步范圍，但是捕獲速度較慢。推導(dǎo)出的穩(wěn)態(tài)噪聲功率譜密度表達式證明了大窗口具有更低的解調(diào)門限和穩(wěn)態(tài)相噪抖動。最后通過對鑒相器輸出信號取極性操作的方式提出了一種改進型鎖頻鎖相器。這種改進型鎖頻鎖相器在提升了鑒相增益和捕獲速度的同時，還可保證不增加穩(wěn)態(tài)相噪功率。
　　深空通信系統(tǒng)中編碼輔助載波同步算法采用最優(yōu)搜索的方式得到頻偏的最大似然解，計算復(fù)雜度高

3、。本文首先通過對譯碼器輸出軟信息狀態(tài)進行簡化和改變頻偏補償方式的方法來降低EM算法的復(fù)雜度。分析表明這種方法可將乘法和加法次數(shù)降低到原算法的1/4。利用碼率為1/6的Turbo碼驗證了新算法在信噪比大于-7.9dB時能達到理想同步，最大性能損失僅為0.05dB。接著提出了第二種簡化方法，首先對似然函數(shù)關(guān)于同步參數(shù)的導(dǎo)數(shù)進行等效變換，然后利用泰勒級數(shù)展開直接求解出頻偏估計量的閉合表達式，避免了最優(yōu)搜索。分析與仿真結(jié)果表明第二種算法的簡化程

4、度與計算窗口大小成正比，與EM算法相比沒有性能損失。
　　為了克服單純輔助載波同步算法在范圍與精度之間所存在的矛盾，本文提出了一種基于編碼與導(dǎo)頻聯(lián)合輔助載波同步算法的優(yōu)化設(shè)計方法。首先針對最佳導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)設(shè)計了一種基于相關(guān)函數(shù)求和方法的粗同步算法，該算法最大程度地利用了相關(guān)信息且運算簡單，估計性能可接近CRB界。然后將此算法在等間距離散導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)上進行了推廣，推導(dǎo)出估計方差的統(tǒng)一表達式。細同步EM算法則同時使用了導(dǎo)頻與編碼符號以提升估計

5、精度。最后提出了一種通過調(diào)整離散導(dǎo)頻的分段數(shù)目與長度來實現(xiàn)范圍與精度互相平衡的方法。仿真結(jié)果表明采用聯(lián)合輔助算法有效地避免了單純輔助算法的缺點。
　　協(xié)作MIMO系統(tǒng)存在的多頻偏不僅會造成系統(tǒng)性能損失，同時還給接收機中的頻偏與信道估計提出了新的難題。本文首先分析了多頻偏對協(xié)作多點傳輸系統(tǒng)SINR及容量損失這兩個指標的影響機理，推導(dǎo)出SINR的理論表達式，證明了當累加相位的絕對值超過?時系統(tǒng)的 SINR及容量損失達到最大。接著推導(dǎo)出