系统中同步算法的研究硕士学位.docVIP

分 类 密 _________ U D C_________ 编 号1 0 4 8 6 武 汉 大 学 硕 士 学 位 论 文 OFDM系统中同步算法的研究  The Research of Synchronization Algorithm for OFDM Systems Li Peng Fei  郑 重 声 明 本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，否则，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。 学位论文作者（签名）： 年 月 日 目 录 摘 要 I Abstract II 1 绪论 1 1.1 单载波与多载波通信系统 1 1.1.1 单载波传输系统 1 1.1.2 多载波传输系统 1 1.2 OFDM的历史及应用 2 1.3 无线衰落信道的传播特征 3 1.3.1 无线信道的大尺度衰落 4 1.3.2 阴影衰落 5 1.3.3 无线信道的多径衰落 5 1.3.4 无线信道的时变性以及多普勒频移 7 1.4 本文的组织结构和主要工作 9 2 OFDM系统的基本原理 10 2.1 OFDM 系统模型 10 2.1.1 OFDM发送端 11 2.1.2 OFDM接收端 11 2.2 OFDM系统IFFT/FFT的应用 12 2.3 保护间隔和循环前缀 13 2.4 OFDM系统的关键技术 16 2.4.1 同步技术 16 2.4.2 信道估计 17 2.4.3 峰值平均功率比 17 2.5 OFDM的优缺点 18 2.6 OFDM系统参数选择 19 3 OFDM系统的同步技术 22 3.1 同步简介 22 3.2 同步偏差对OFDM系统的影响 22 3.2.1 载波频率偏差对OFDM系统的影响 23 3.2.2 符号定时偏差对OFDM系统的影响 27 3.2.3 采样定时偏差对OFDM系统的影响 28 3.3 同步算法简介 29 3.3.1 载波同步算法 29 3.3.2 定时同步算法 29 3.3.3 样值同步算法 30 4 基于循环前缀的OFDM符号定时同步和载波同步算法 31 4.1最大似然算法 31 4.1.1 算法描述 31 4.1.2 算法仿真 34 4.2 集相关算法 37 4.2.1 算法描述 37 4.2.2 算法仿真 39 4.3 基于S长度块相关的符号定时和载波联合同步算法 40 4.3.1 算法描述 40 4.3.2 算法仿真 43 4.4 三种同步算法的性能比较 44 5 总结与展望 49 5.1 总结 49 5.2 展望 50 参考文献 51 致 谢 54 摘 要 正交频分复用（OFDM）技术是一种多载波数字调制技术。它将高速的数据流分解成许多低速率的子数据流，利用相互正交且部分重叠的多个子载波携带信息同时进行传输。因此，OFDM系统的频谱效率高，抗多径能力强，且传输的数据速率高，从而在移动无线通信系统中得到了广泛的应用。 OFDM系统中必须解决的首要问题是符号定时同步、载波同步和样值同步。当上述同步失误时，如载波失步，则将会引起载波频率偏差，子载波之间的正交性遭到破坏，从而导致严重的子载波间干扰（ICI，Inter-Carrier Inference），降低系统的误比特性能。因而精准的同步是OFDM系统正常工作的前提，也是OFDM系统中必须解决的关键问题之一。论文针对OFDM系统中符号定时同步和载波同步展开研究具有重要的理论意义和实用价值。 论文首先介绍了OFDM的历史及应用，分析了无线衰落信道的传播特征，建立了OFDM系统的基本模型，然后分析了符号定时同步偏差、载波同步偏差和样值同步偏差对OFDM系统的影响，在此基础上仿真验证了基于循环前缀的最大似然（ML）算法、集相关算法、块相关连续符号算法，并分析了三种算法的性能。实验结果表明：ML算法具有算法实现简单，计算量小，可迅速建立同步的优点，在AWGN信道中具有良好的估计性能，但是当在多径信道中时，符号定时均方误差较大，定时位置甚至可能在数据区内，并且频偏估计精度较小；集相关算法在AWGN和多径信道中可以实现良好的符号定时和载波频偏估计，可以分辨多径信道，给出时延信息，但是算法所需的OFDM符号数较多，计算量大，不利于实现快速同步，并且不能跟踪信道的时变信息；块相关连续符号算法所需的符号数较少，计算