MIMO-OFDM寬帶通信系統(tǒng)中同步參數(shù)估計與檢測技術的研究.pdf

1、隨著無線多媒體業(yè)務、無線網(wǎng)絡和移動計算設備的發(fā)展，近幾年寬帶無線傳輸技術的需求和應用迅速增長。能夠支持更高數(shù)據(jù)傳輸速率的新一代移動通信系統(tǒng)(Beyond 3G/4G)已經(jīng)成為研究的熱點。多天線（MIMO）信號處理技術結合正交頻分復用（OFDM）技術作為一種有效對抗碼間干擾（ISI）的手段，能在有限的頻譜資源范圍內(nèi)有效地提高數(shù)據(jù)通信速率，成為下一代無線通信的重要解決方案之一。 但是，OFDM系統(tǒng)對于同步誤差很敏感[1,2]，如何在

2、MIMO-OFDM數(shù)字接收機中實現(xiàn)同步是一個關鍵技術。本文以B3G/4G通信系統(tǒng)研究為背景，深入研究了MIMO-OFDM移動通信系統(tǒng)中同步算法的設計。 本文首先回顧MIMO-OFDM技術的發(fā)展，并從原理上簡單闡述MIMO-OFDM技術。 第二章著重討論多徑衰落信道的數(shù)學建模思想，并簡單分析信道特性?？紤]到無線信道的數(shù)學模型是計算不可實現(xiàn)的，介紹了經(jīng)典的Clarke模型和Jakes模型，最后對一種新的改進模型做了認真研究，

3、給出了各種特性的仿真曲線。 第三章主要分析MIMO-OFDM系統(tǒng)中同步參數(shù)誤差導致的系統(tǒng)性能損失。仿真發(fā)現(xiàn)當移動臺速度較快時頻偏估計的誤差同樣會對系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響，本文從理論上分析了產(chǎn)生這種現(xiàn)象的必然原因。 第四章著重討論的是基于訓練序列的定時同步算法。本文發(fā)現(xiàn)原方案采用的訓練序列冗余信息過多，對原訓練序列做了相應改進，在性能沒有任何損失的情況下，將頻譜利用率提高了三分之一。然后介紹了基于循環(huán)前綴的定時同步算法，分析比較

4、了上述兩種算法的優(yōu)缺點和適用環(huán)境。 最后對頻偏估計算法做了詳細討論，分別就三種基本算法做了介紹，給出了性能曲線圖。 在利用訓練序列的頻偏估計算法中，提出了一種可以替代原方案的訓練序列，該替代方案在高信噪比時，性能略高于原方案。同時對比了兩種不同平滑算法的性能和不同數(shù)目收發(fā)天線不同信道下頻偏估計的性能。 接下來本文對高速環(huán)境中，頻偏估計誤差導致系統(tǒng)性能下降的情況提出了解決方案。該方案利用信道估計信息和頻域離散導頻，

5、糾正了由于頻偏估計誤差引起的殘余相位。仿真表明該算法與沒有殘余相位估計的算法相比，系統(tǒng)性能確有較大提升，增強了頻偏估計的魯棒性。 最后一小節(jié)將文獻[42]中的算法推廣到MIMO-OFDM系統(tǒng)。首先論證在該算法約束條件下，MIMO系統(tǒng)可以等效為單入多出（SIMO）系統(tǒng)，進而推導得出該算法在MIMO-OFDM系統(tǒng)中的代價函數(shù)，并在該算法某些條件受到約束時，提出插入導頻方案，擴大了頻偏搜索范圍，很好地在算法性能和頻譜利用率之間取得了折