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OFDM同步和信道估计及联合算法的研究

作　者: 朱姗
导　师: 仇润鹤
学　校: 东华大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: OFDM 定时同步 载波频偏估计 信道估计 联合估计
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


正交频分复用技术(OFDM)以其高的频谱利用率、很强的抗多径干扰能力、高速的传输能力、以及根据信道条件对子载波进行灵活调制及功率分配的能力,已在无线高速数据传输系统中广泛应用,并成为第四代移动通信的关键技术之一。但OFDM系统对同步误差和信道估计误差非常敏感,如何在OFDM系统中准确快速地实现同步和信道估计是至关重要的。目前,大多数方法都只是对同步和信道参数单独进行估计,而信道估计性能与同步性能是密切相关的,为了能够大幅度的提高OFDM系统的整体性能,应将同步和信道估计联合考虑。本文对OFDM同步技术和信道估计技术及联合算法进行了研究,主要工作如下:首先,研究和分析了同步误差对系统性能的影响。对基于循环前缀最大似然估计同步算法做了详细推导研究,通过matlab仿真分析了算法的性能;提出了能量归一化、能量非归一化、能量平均的改进方法,和缩短相关运算窗口的改进算法,仿真证明改进算法均能获得较好的定时同步性能,优于原算法。此外,还对Schmidl&Cox、Minn、Park三种经典的定时同步算法做了详细的研究和仿真分析,并分别针对Schmidl&Cox算法的定时度量函数存在平台区的,Minn算法定时度量函数变化缓慢和旁瓣较大,和Park算法的定时度量函数存在副冲击峰的不足,提出了三种相应的改进算法,仿真证明三种改进算法的定时度量函数均能在正确定时点出现冲击峰,大大提高了定时精度。其次,详细研究和分析了编码判决反馈的信道估计算法,并运用到采用块状导频的OFDM系统中,提出了将基于FFT的时域滤波器和判决反馈相结合的改进的编码判决反馈信道估计方法,并且为了反映信道的相关性,引入了加权因子,仿真结果表明,改进算法进一步降低了系统的误码率,性能可以提高2-4dB。再次,由于同步与信道是密切相关的,因此将两者联合考虑,提出了一种基于块状导频的联合信道估计的载波频偏估计算法,先利用块状导频的特性进行载波频偏捕获,然后联合信道估计进行载波频偏跟踪。在此基础上,又提出了相应的改进联合算法,它是在跟踪载波频偏时,对L_f个OFDM符号进行符号块处理,这样可以大大减小噪声对估计值的影响,提高估计精度。仿真表明,联合算法在高斯和多径衰落信道下均能获得较好的估计性能,有效地实现同步和信道跟踪,改进后的联合算法在慢时变信道下估计性能优于联合算法。同时,基于块状导频的信道估计可以有效消除累积的误差,将快衰落信道转化为多个慢衰落信道,克服了块状导频只适用于慢衰落信道的缺点。最后,提出了一种联合载波频偏估计和信道估计的迭代算法,在载波频偏小于半个子载波间隔的前提下,能在频域对载波频偏和信道响应进行交替估计。仿真结果表明,该算法能获得较好的估计性能,有效地实现了同步和信道的联合估计。同时,该算法只需用部分导频获得初始信道估计值,在迭代的过程中不再需要额外的导频,也不需要观察大量的OFDM符号,提高了频带效率,适于估计时变的载波频偏。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 OFDM的技术背景  12-13
  1.2 课题研究现状及主要任务  13-18
  1.3 论文的研究内容和结构  18-20
第二章 OFDM同步技术研究  20-54
  2.1 OFDM中同步误差对系统性能的影响  20-25
  2.2 基于循环前缀的最大似然估计同步算法及改进  25-36
  2.3 三种常用的定时同步算法  36-42
  2.4 本文对三种常用算法的改进  42-53
  2.5 本章小结  53-54
第三章 OFDM信道估计技术研究  54-60
  3.1 判决反馈信道估计基本思想  54-55
  3.2 编码判决反馈信道估计算法  55-56
  3.3 改进的编码判决反馈信道估计算法  56-59
  3.4 本章小结  59-60
第四章 基于块状导频的载波频偏和信道联合估计算法  60-77
  4.1 系统模型  60-61
  4.2 导频设计  61-62
  4.3 载波频偏的捕获  62-66
  4.4 载波频偏跟踪联合信道估计  66-68
  4.5 载波频偏跟踪联合信道估计的改进  68-71
  4.6 仿真结果分析  71-76
  4.7 本章小结  76-77
第五章 联合载波频偏估计和信道估计的迭代算法  77-84
  5.1 系统模型  77-79
  5.2 迭代算法  79-81
  5.3 仿真结果分析  81-83
  5.4 本章小结  83-84
第六章 本文结论和进一步研究方向  84-86
  6.1 本文的主要结论  84-85
  6.2 进一步的研究方向  85-86
附录A SUI信道模型  86-93
附录B 相关公式推导  93-96
攻读硕士学位期间发表论文  96-97
致谢  97-98
参考文献  98-103

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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