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短波信道中OFDM系统同步技术研究

作　者: 周泉
导　师: 徐大专
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 短波通信 OFDM 同步定时估计频偏估计
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着人们信息交换需求的不断增长,高速率的通信系统亦随之飞速发展。对单载波通信系统而言,速率的提高使得信号占用的带宽越来越宽,从而带来了均衡技术的复杂化。在这种情况下,多载波调制技术就应运而生了。正交频分复用(OFDM)作为一种多载波调制方式被广泛关注,它有众多优点:频带利用率高,可采用快速傅立叶变换(FFT)实现,具有很强的抗衰落能力。因此,OFDM己成为未来高速无线通信系统B3G/4G的支撑技术。但同时由于OFDM“正交”的特点,使其易受载波频率偏差的影响。因此同步技术在OFDM系统中具有举足轻重的作用。本文在短波信道的条件下,开展了OFDM系统的同步算法研究。本文分析了两类OFDM同步算法—基于训练序列的同步算法和基于循环保护前缀的同步算法。前者利用每一数据帧中的辅助信息—训练序列,估计系统定时和频率的误差。由于辅助信息的预知性,使得这种算法的准确度比较高,但它同时降低了有用信息的传送率。后者是利用每一OFDM符号都插入的保护前缀进行参数估计。尽管它的精度没有前者的高,但它可以在每个符号都进行同步,以跟踪定时和频偏误差的变化。最后,本文提出了一种用于短波信道中的OFDM系统的同步方案,通过仿真给出了该方案的同步性能,并对算法进行了一定程度的优化使之更便于工程实现。结果表明,该方案在信道条件较差的情况下仍然可以实现准确同步,满足了实际系统的需求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-15
  1.1 短波通信概述  11-12
  1.2 本课题研究现状及意义  12-14
  1.3 本文研究内容及结构安排  14-15
第二章短波信道模型及OFDM 系统同步要求  15-25
  2.1 短波信道模型  15-17
    2.1.1 短波信道物理特性  15-17
    2.1.2 短波信道数学模型  17
  2.2 OFDM 基本原理  17-21
    2.2.1 OFDM 子载波间的正交性  18-19
    2.2.2 OFDM 系统的DFT 实现  19-20
    2.2.3 保护间隔和循环前缀  20-21
  2.3 OFDM 系统的同步技术  21-24
    2.3.1 频率偏差对OFDM 系统的影响  22-23
    2.3.2 定时偏差对OFDM 系统的影响  23-24
    2.3.3 OFDM 系统的同步算法  24
  2.4 本章小节  24-25
第三章基于训练序列的同步算法  25-43
  3.1 Moose 算法  25-32
    3.1.1 定时估计  26-28
    3.1.2 频偏估计  28-32
      3.1.2.1 FFO 估计  28-31
      3.1.2.2 IFO 估计  31-32
  3.2 Schmidl& Cox 算法  32-38
    3.2.1 定时估计  33-35
    3.2.2 频偏估计  35-38
      3.2.2.1 FFO 估计  36-37
      3.2.2.2 IFO 估计  37-38
  3.3 Schmidl_M 算法  38-42
  3.4 本章小节  42-43
第四章基于循环前缀的同步算法  43-54
  4.1 基于循环前缀的定时同步  43-51
    4.1.1 基于循环前缀的定时估计算法原理  43-47
    4.1.2 五种基于循环前缀的定时估计算法分析  47-50
    4.1.3 M 个OFDM 符号的联合MLE 定时估计算法  50-51
  4.2 基于循环前缀的频率同步  51-53
    4.2.1 基于循环前缀的频偏估计算法原理  51-52
    4.2.2 基于一个OFDM 符号的MLE 频偏估计算法分析  52
    4.2.3 M 个OFDM 符号的联合MLE 频偏估计算法  52-53
  4.3 本章小节  53-54
第五章一种短波信道中的OFDM 系统同步方案  54-63
  5.1 粗同步  54-56
    5.1.1 粗同步的基本原理  54-56
    5.1.2 粗同步的实现方案  56
  5.2 精同步  56-60
    5.2.1 精同步的基本原理  57-58
    5.2.2 精同步的实现方案  58-60
      5.2.2.1 重叠保留法  58-59
      5.2.2.2 频域快速捕获  59
      5.2.2.3 基于重叠保留及FFT 的精同步算法的实现  59-60
  5.3 仿真结果与分析  60-62
  5.4 本章小节  62-63
第六章结束语  63-65
  6.1 本文的工作小结  63
  6.2 研究工作的展望  63-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
在学期间的研究成果及发表的学术论文  69

短波信道中OFDM系统同步技术研究

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