TDS-OFDM发射分集系统训练序列设计与解调算法

【摘要】：发射分集技术可以在无线衰落信道下有效地改善通信系统的传输性能,将该技术应用到时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)系统中,是中国数字电视地面广播(DTTB)的需求和发展趋势之一。TDS-OFDM发射分集系统设计的核心问题在于如何选择帧头训练序列,以辅助接收机实现快速的帧同步、准确的信道估计和正确的数据解调。因此,本文主要研究了TDS-OFDM发射分集系统的训练序列设计、接收端解调算法、以及OFDM系统中块间干扰(IBI)消除问题。 首先,本文以零互相关和良好自相关性质为目标,设计了频域二值块通(BPBP)序列、基于伪随机序列的频域部分块通(PN-PBP)和频域部分梳通(PN-PCP)序列、以及伪随机扩展旋转(PN-ER)序列。提出了搜索低峰均比BPBP序列的次遍历搜索算法,揭示了PN-PBP、PN-PCP和PN-ER序列频域非零元素的准恒模性质和时域良好的自相关性质。 其次,本文研究了基于所设计序列的TDS-OFDM发射分集系统信道估计、帧同步和载波频偏估计等接收端解调算法。根据训练序列的性质、训练序列在信号帧中的填充方式、以及信道的时间和频率选择性,接收端可以使用多帧联合或帧内最小二乘(LS)信道估计方法。在LS准则下,所设计的序列可以使信道估计误差接近最小,系统误比特率(BER)接近于理想信道估计的情况。在接收端,通过本地序列与接收序列相关运算,并检测相关峰的方法,可以快速获得单帧同步检测,该方法具有同时对抗大载波频偏和信道多径时延扩展的能力。基于PN-ER序列,本文提出了一种通过求解相关向量并构造Hermitian矩阵估计TDS-OFDM发射分集系统载波频偏的算法。 最后,本文提出了一种在接收端对OFDM频域相邻数据做差分运算消除IBI,并通过最大似然序列检测实现数据解调的算法。分析和仿真表明,即使在严重多径信道下,该算法也可以有效地消除IBI对系统误码性能的影响。