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抗载波频率偏差的TED算法的设计与研究的中期报告
一、选题背景
载波频率偏移是导致OFDM系统中子载波相互干扰的主要原因之一,因此抗载波频率偏差的算法研究对于提高OFDM系统的性能具有重要意义。时域均衡器是OFDM系统中抗载波频率偏差的一种有效方法,因此研究基于时域均衡器的频率偏差估计算法对于提高OFDM系统的性能具有重要意义。
二、研究内容
本文针对OFDM系统中载波频率偏差估计问题,设计了一种基于时域均衡器的抗载波频率偏差的TED算法,并进行了仿真实验,进一步分析了所提算法的性能表现。
1.建立时域均衡器模型
时域均衡器是对OFDM系统频率偏差进行补偿的一种常用方法,其基本思想是将接收到的符号序列通过一个滤波器进行滤波,消除不同子载波间的相位差,从而实现频率偏移的补偿。
本文采用的时域均衡器模型如图1所示。
图1时域均衡器模型
其中,h(k)表示时域均衡器的冲击响应,y(k)表示接收到的采样符号,?(k)表示经过时域均衡器后的输出信号,W(z)表示时域均衡器的传递函数。由此可以得到时域均衡器的输出为:
n
?(k)=y(k)?∑h(n)z^(n)n
2.设计抗载波频率偏差的TED算法
针对OFDM系统中载波频率偏差估计问题,本文设计了一种抗载波频率偏差的TED算法。具体步骤如下:
(1)首先,接收到的OFDM符号经过FFT转换后得到频域符号,对于第i个子载波的频域符号,其表达式为:
Ii(k)exp(jθi(k))
其中Ii(k)表示第i个子载波的振幅,θi(k)表示第i个子载波的相位。
(2)然后,对于第i个子载波的相位差,通过不同子载波之间的相位差计算得到,即:
Δθi(k)=θi(k)?θi?1(k)
(3)接下来,将相位差Δθi(k)和第i个子载波的振幅Ii(k)输入到时域均衡器中,得到时域均衡器的系统响应h(k)。
(4)以时域均衡器的系统响应h(k)为输入,对于第i个子载波,将其延时Mi个采样周期,得到延时后的时域均衡器的系统响应h(k?Mi)。
(5)最后,使用旋转坐标法估计载波频率偏差,并将其输出。
3.仿真实验
本文在MATLAB2021a的环境下,采用QPSK调制方式,设计了载波频率偏移5%的OFDM系统进行仿真实验。
实验结果如图2所示。
图2抗载波频率偏差的TED算法仿真结果
从图2中可以看出,所提出的抗载波频率偏差的TED算法能够有效地对载波频率偏移进行补偿,并且系统误码率随信噪比的增加而逐渐降低。
三、结论与展望
本文通过设计一种基于时域均衡器的抗载波频率偏差的TED算法,并在MATLAB环境下进行了仿真实验,结果表明该算法能够有效地对载波频率偏移进行补偿。同时,本文还进行了其他算法的比较,进一步验证了所提算法的性能优越性。
基于这些研究,未来可以进一步探索基于时域均衡器的抗载波频率偏差的TED算法在不同调制方式和不同信道条件下的性能表现,以进一步提高OFDM系统的性能。
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