OFDM系统的帧同步算法及有关技术的研究

论文摘要

正交频分复用(OFDM)技术以高效的频谱利用率和抗多径干扰的能力,已经成为4G中系统中的关键技术,但由于OFDM系统的要求子载波之间需保持严格的正交性,导致其对同步误差非常敏感。因此同步是OFDM系统用中的关键问题,缺乏必要的同步机制,各个子频道的正交性就会遭到破坏,从而引入子载波间干扰。故而对OFDM系统的同步算法研究还是具有较高的实用价值。本论文首先阐述了OFDM系统的基本原理和无线信道衰落对OFDM信号的影响,然后详细阐述了定时同步误差和载波频偏对系统性能的影响,接着分析了两种经典的算法:基于PN训练序列的Schmidl算法和基于循环前缀的极大似然估计算法。系统地分析基于IEEE802.11a标准的帧同步算法,并对原有的帧同步算法进行了改进。在IEEE802.11a系统中,传输数据一帧的方式突发传送,每帧的帧头有十个重复的短训练序列和两个相同的训练序列构成前导结构。从而提出了一种利用其短训练序列符号的共轭对称性来完成OFDM帧同步检测的改进算法,其运算量减少了一倍,付出的代价是在每次采样时多一次实虚部交换预算,具有较好的实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 OFDM 技术发展及应用
• 1.3 论文研究意义
• 1.4 OFDM 系统帧同步算法在国内外的研究情况
• 1.5 论文的主要工作和结构编排
• 第二章 无线信道与OFDM 技术
• 2.1 无线移动信道
• 2.2 无线信道的小尺度衰落模型
• 2.2.1 多径时变信道的冲激响应模型
• 2.2.2 多径时变信道的统计特性
• 2.2.3 多径时延扩展和相干带宽
• 2.2.4 多普勒频移
• 2.3 OFDM 的基本原理
• 2.3.1 OFDM 系统收发模型
• 2.3.2 OFDM 系统的子载波调制解调
• 2.4 OFDM 中的关键技术
• 2.4.1 保护间隔和循环前缀
• 2.4.2 编码和交织技术
• 2.4.3 OFDM 信号的产生和滚降处理技术
• 2.4.4 峰均比的控制方法
• 2.4.5 信道估计
• 2.4.6 同步技术
• 2.5 本章小结
• 第三章 OFDM 系统同步问题的分析
• 3.1 OFDM 的同步模型
• 3.2 OFDM 系统的同步误差分析
• 3.2.1 符号定时偏差对OFDM 系统性能的影响
• 3.2.2 载波频偏对OFDM 系统性能的影响
• 3.2.3 抽样时钟同步偏差对OFDM 系统的影响
• 3.3 OFDM 系统经典同步算法
• 3.3.1 Schmidl& Cox 算法
• 3.3.2 Schmidl& Cox 算法仿真
• 3.3.3 ML 算法
• 3.3.4 ML 算法仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于802.11a 的帧同步算法的研究
• 4.1 IEEE802.11a 系统物理层规范
• 4.2 802.11a 帧结构分析
• 4.2.1 PLCP preamble
• 4.2.2 信号域SIGNAL
• 4.2.3 数据域DATA
• 4.3 帧同步算法
• 4.3.1 能量检测帧定时同步算法
• 4.3.2 双滑动窗口的能量检测帧同步算法
• 4.3.3 基于短训练符号自延时相关延时帧同步算法
• 4.3.4 改进延时自相关算法 1
• 4.3.5 改进延时自相关算法 2
• 4.4 仿真结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 论文的总结和展望
• 5.1 论文的总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 英文缩略词表
• 附录
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文