MIMO-OFDM通信系統(tǒng)中的同步技術研究.pdf

1、正交頻分復用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術和多輸入多輸出（MIMO，Multiple-Input Multiple-Output）技術相結合能夠有效對抗多徑衰落、實現(xiàn)高效傳輸和提升頻譜利用率，MIMO-OFDM是寬帶高速移動通信系統(tǒng)的物理層關鍵技術。在基于OFDM調制的系統(tǒng)中，符號定時偏差和載波頻率偏差將引入符號間干擾（ISI，Inter Symbol Interf

2、erence）和子載波間干擾（ICI，Inter Carrier Interference），顯著惡化系統(tǒng)性能。因此，時頻估計與補償技術具有重要的理論研究意義和實際應用價值。然而，隨著系統(tǒng)帶寬和移動性的增加，無線信道的衰落造成接收信號的失真更為顯著；另一方面，MIMO技術的引入使得信號維數(shù)成倍增長，并引入了多時偏多頻偏。這都對時頻同步技術提出了更高要求。本文針對OFDM與MIMO-OFDM通信系統(tǒng)的同步技術展開研究，主要工作如下：

3、>　　1、詳細闡述了數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步類型，建立了OFDM與MIMO-OFDM系統(tǒng)模型。推導分析了時偏和頻偏分別對OFDM系統(tǒng)與MIMO-OFDM系統(tǒng)性能的影響，并仿真分析了時偏和頻偏影響下的信號解調星座圖，驗證了同步技術的重要性。為后續(xù)同步算法研究奠定理論基礎。
　　2、針對SISO-OFDM系統(tǒng)，分析了四種經典的同步算法：Moose算法、SC算法、Minn算法和Park算法。在此基礎上，提出了基于CAZAC序列的互相關與對稱

4、自相關兩種時頻同步算法，并對所提算法進行仿真分析對比，所提算法有效提升了系統(tǒng)的同步性能，減小了計算復雜度。針對實際場景需求，設計了一種低復雜度同步方案利用 FPGA實現(xiàn)，并進行了仿真驗證與傳輸測試，結果表明所實現(xiàn)的算法在通信系統(tǒng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的同步性能。
　　3、針對集中式MIMO-OFDM系統(tǒng)，給出多天線系統(tǒng)同步訓練序列設計原則。對此前提出的兩種SISO-OFDM同步算法分別進行相應改進并擴展到 MIMO系統(tǒng)中。仿真表明，對比現(xiàn)有

5、EPSP算法，所提互相關算法提升了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸效率，并保持了較高的同步性能，但基于自相關的算法定時性能相對較差。相比 OFDM系統(tǒng)，MIMO系統(tǒng)有豐富的接收信號，故同步算法獲得了一定的性能增益。
　　4、針對分布式MIMO-OFDM系統(tǒng)，設計新的正交同步序列結構，提出了基于互相關的時頻同步算法。仿真表明所提算法的同步性能及傳輸效率都得到了不同程度的提升。之后針對分布式系統(tǒng)存在的多頻偏多時偏補償問題，提出了基于迫零檢測的多頻偏補償算