OFDM系統(tǒng)中基于線性調(diào)頻信號的同步及信道估計(jì)與均衡.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，人們開始了對第四代無線通信系統(tǒng)的研究，希望其能夠提供更多的業(yè)務(wù)種類、更高的傳輸質(zhì)量和更快的傳輸速率。但是，無線通信所面鄰的傳播環(huán)境卻是十分復(fù)雜，諸如傳播距離的增加導(dǎo)致信號平均功率的下降，多徑效應(yīng)帶來信號的頻率選擇性衰落，多普勒頻移造成信號的時間選擇性衰落等等，這些都限制了無線通信系統(tǒng)性能的提高。
　　 正交頻分復(fù)用(OFDM)作為一種多載波并行傳輸技術(shù)，能夠有效對抗多徑信道的頻率選擇性衰落，同時具有較高的頻譜

2、利用率，接收端的均衡也很簡單，非常適合于高速率數(shù)據(jù)傳輸。但是，相比于單載波系統(tǒng)，OFDM技術(shù)對同步偏差比較敏感，其發(fā)送信號的峰值平均功率比偏高，這些也是采用OFDM技術(shù)的系統(tǒng)所主要需要解決的問題。多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)在不增加帶寬的情況下能夠大幅度提高系統(tǒng)容量和頻譜利用率。MIMO技術(shù)和OFDM技術(shù)的結(jié)合，能將二者的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來，是下一代無線通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。
　　 本文主要研究OFDM系統(tǒng)中和MIMO OFDM

3、系統(tǒng)中的同步以及信道估計(jì)與均衡技術(shù)，這也是一個無線通信系統(tǒng)接收端的基本組成部分。
　　 首先，本文描述了無線信道的傳輸特性和OFDM系統(tǒng)的基本原理，討論了定時同步誤差、載波頻率偏差和采樣時鐘頻率偏差對OFDM系統(tǒng)性能的影響，并給出了研究人員業(yè)已提出的解決方法。之后，本文介紹了分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的定義、性質(zhì)和離散算法，并著重分析了線性調(diào)頻信號在進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅立葉變換時所具有的特性以及在分?jǐn)?shù)階傅立葉域中實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的同步所具有的優(yōu)

4、勢。
　　 然后，利用多個具有不同調(diào)頻率的線性調(diào)頻信號，本文設(shè)計(jì)了兩種不同結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練序列，將其疊加在數(shù)據(jù)信號上，并相應(yīng)的提出了兩種不同的OFDM系統(tǒng)中基于分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的聯(lián)合定時同步與頻率同步算法。隨后，本文將該算法加以推廣，分別應(yīng)用于分布式MIMO OFDM系統(tǒng)和集中式MIMO OFDM系統(tǒng)中。理論分析和仿真結(jié)果表明，與已有方法相比，無論是在OFDM系統(tǒng)中，還是在MIMO OFDM系統(tǒng)中，本文所提出的基于分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的聯(lián)

5、合定時同步與頻率同步算法均具有較好的定時同步性能，而且最大可估計(jì)的載波頻偏接近系統(tǒng)有效帶寬的一半。同時，由于訓(xùn)練序列是疊加在數(shù)據(jù)信號上的，訓(xùn)練序列的發(fā)送也不會降低系統(tǒng)有用數(shù)據(jù)的傳輸速率。
　　 接下來，從保持發(fā)送信號的循環(huán)特性出發(fā)，本文對前文所使用的兩種不同結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練序列分別加以了改進(jìn)，使其同樣能夠用于實(shí)現(xiàn)基于分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的聯(lián)合定時同步與頻率同步，并根據(jù)改進(jìn)后訓(xùn)練序列的結(jié)構(gòu)提出了OFDM系統(tǒng)中和MIMO OFDM系統(tǒng)中的信道

6、估計(jì)與均衡方法，從而可以與前文所提出的同步算法構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)接收端。
　　 最后，本文研究了基于自相關(guān)匹配原理的MIMO信道均衡算法，通過在各個發(fā)送天線的數(shù)據(jù)信號前添加不同結(jié)構(gòu)的前綴，各個發(fā)送信號的自相關(guān)函數(shù)滿足自相關(guān)獨(dú)立條件，接收端即可完成基于自相關(guān)匹配原理的信道均衡。理論分析和仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的基于自相關(guān)匹配原理的信道均衡方法相比，采用添加前綴的方式，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度可以大大降低，而且誤比特率性能有了明顯改善。