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基于训练符号的OFDM同步技术研究

田野  
【摘要】: 近年来,正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing System,OFDM)引起了人们广泛的研究兴趣。它具有较高的频谱利用率和较强的抗多径衰落特性,已被应用于地面数字视频传播(DVB-T)、地面综合服务数字传输(ISDB-T)和非对称数字用户线系统(ADSL)中。目前,普遍认为OFDM技术是第四代移动通信系统中的主流技术。作为一种多载波调制技术,OFDM对同步误差非常敏感,因此其同步问题是一个非常重要的问题。 本文对基于训练符号的OFDM同步技术进行了深入的研究,主要创新点包括: 1.对无线信道中的OFDM同步技术进行了研究。提出了一种改进的联合时间频率同步算法。该算法能够获得较高的定时同步精度和频偏估计精度,并能解决无线信道中第一径不是最强径时的定时同步问题,适用于不会出现多个等功率路径的多径信道。针对时变多径信道中可能会出现多个等功率路径的情况,提出了一种改进的高频偏捕获率联合同步算法,该算法不但能解决第一径不是最强径时的定时同步问题,还具有较高的频偏捕获率。 2.对单训练符号的OFDM快速同步算法进行了研究。当信道中第一径是最强径时,通常使用一个训练符号即可完成联合时间频率同步。本文提出了一种改进的单训练符号快速联合同步算法,该算法具有较高的频偏估计精度和较快的同步速度。分析了利用共轭对称结构训练符号进行定时同步的算法在多径信道下的性能,指出了这类算法所适用的信道环境。并对利用对称重复结构的训练符号进行高精度同步的算法引入粗定时同步过程,降低了该算法的计算复杂度。 3.对基于时域PN训练符号的OFDM同步算法进行了研究。分析了可以灵活设计PN训练符号的算法的性能,得到结论:在AWGN信道下,这种算法的训练符号是可以任意选择的,因此该算法可以推广到其它任何使用已知的训练符号进行定时同步、均衡、信道估计或其它用途的算法中进行频偏估计,非常的灵活。但在多径信道下,该算法的频偏估计性能会受到训练符号、加权系数、相关长度和信道时延的影响,因此训练符号是不能像在AWGN信道下一样任意选择的,而是必须满足一定的条件,否则频偏估计性能会受损,甚至可能会失效。最后对一组正交PN序列引入差分关系,提出了一种在AWGN信道下只使用该序列作为训练符号即可完成联合同步的算法,该算法能获得准确的定时同步位置。


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