OFDM蜂窝无线移动通信系统中的同步技术研究
【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究
– 通过插入循环前缀的方法，可以非常有效的减轻或完全消除ISI影 响。这样接收机就可以采用简单甚至不采用时域均衡器，降低了 接收机设计的复杂度。
▪ 频谱利用率高：
– OFDM各子载波间相互正交，相邻子载波频谱有1/2重叠，因此 可以大大提高频谱利用率，这对于频谱资源有限的无线通信非常 有意义
差分序列的定义
OFDM整数倍频偏估计
差分序列的定义
x0,0 x0,2 … x0,2k … x0,N-2 x1,0 x1,2 … x1,2k … x1,N-2
ck
x1,2k x0,2k
x0,0 x0,2 … x0,2k … x0,N-2
x x … … 0,2 0,4
x0,2k＋2
x0,0
ck
x0,2k 2 x0,2k
整数倍频偏(Integral part Frequency Offset )
• 虽然不会破坏子载波之间的正交性，但是会引起接收机恢复的数 据码元序列的循环移位和相位旋转
研究内容、所要解决的关键问题
由于频率同步对OFDM、OFDMA系统的重 要性，因此引起了广泛的关注和研究。论文 主要研究成果将体现在对OFDM、OFDMA 频偏问题的解决上
我国进入了第二代移动通信（2G）时代。 – 2001年，数个国家相继开通了3G商用网，标志着第三代宽带数据
移动通信时代的到来。
▪ 从移动通信的发展历史来看，从1978年到2001年的23年时 间里，每11年进行一次更新换代
▪ ITU(国际电信联盟)已将3G之后的移动通信技术定义为 B3G(Systems Beyond IMT-2000)，目前有些国家称之为 4G
无线通信中的同步技术研究
无线通信中的同步技术研究在现代通信系统中，数据传输的可靠性是一个至关重要的问题。
无线通信中的同步技术即是处理该问题的一个重要手段。
同步技术是一项研究如何使接收端与发送端在时间和频率上保持一致，以确保数据正确传输的技术。
本文将介绍无线通信中的同步技术及其研究进展。
一、同步技术的基本原理与分类同步技术资源非常重要，对于用户自身的使用也是非常好的。
所谓同步技术，就是确保发送及接收两端始终保持时间与频率一致的技术。
同步技术的基本原理是将时间和频率的差异反馈给发送端进行补偿，从而使发送端与接收端始终保持同步状态。
同步技术根据时间和频率的同步方式，可以分为粗同步和细同步两种。
粗同步是通过发送端发送同步信号，接收端接收信号后使用包含时间戳信息的帧同步信号进行同步。
这种同步方式精度相对较低，但对于某些应用如广播系统等仍有一定的使用价值。
而细同步则是通过发送端与接收端之间的精细相互协调使得两端保持同步状态，其同步精度相对较高。
细同步依据不同的原理可分为以下三种类型：1. 基于时钟同步的同步技术时钟同步是指通过时间信号将发送端和接收端的时钟同步到同一时间点，从而使得插入时间戳的消息在同一时间点被接收。
该技术主要用于时间同步比较重要的应用如高精度数据传输等。
2. 基于载波同步的同步技术载波同步是指通过将发送信号与接收端中的参考信号相互对准，并对接收信号进行相位和频率调整来保证载波同步的技术。
该技术应用更为广泛，主要可以应用与多通道的数据传输，多通道的多点通讯等领域。
3. 基于序列同步的同步技术序列同步是通过接收端与发送端之间的序列比对来实现同步，该技术可以应用于无线局域网(WLAN)、广域无线网络等领域，利用了信道的特性以保证数据传输的准确性。
二、同步技术在无线通信中的应用无线通信中的同步技术是至关重要的一环，其应用场景主要分为以下几个方面。
1. 无线接口的数据同步对于无线接口来说，由于信号路径的复杂性和信道变动等原因都增加了数据传输的难度，而同步技术正是用来处理这些问题的技术手段。
OFDM通信系统中同步技术研究毕业论文
大连海事大学毕业论文Array二○一四年六月OFDM通信系统中同步技术研究专业班级：电子信息工程1班姓名：陈建炜指导教师：那振宇信息科学技术学院摘要我们几乎每天都在进行着通信，通信在我们生活中扮演着极其重要的角色。
移动通信已经成为当今通信发展的主流，而无线通信与个人通信在短短的几十年间经历了从模拟通信到数字通信、从OFDM到CDMA的巨大发展，目前又有新的技术的出现，比以CDMA为核心的第三代移动通信技术更加完善，我们称之为“第四代移动通信技术”。
第四代移动通信系统计划以OFDM（正交频分复用）为核心技术提供增值服务，它在宽带领域的应用具有很大的潜力。
较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好地满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。
纵观通信的发展史，第一代模拟系统仅提供语音服务，不能传输数据；第二代数字移动通信系统的数据传输速率也只有9.6bit/s,最高可达32kbit/s；第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbit/s；而我们目前所致力研究的第四代移动通信系统的数据传输速率可达到10～20Mbit/s。
虽然第三代移动通信可以比现有传输速率快上上千倍，但是仍无法满足未来多媒体通信的要求，第四代移动通信系统的提出便是希望能满足提供更大的频宽要求。
本文主要研究了OFDM系统中的同步技术。
论文首先介绍了 OFDM 的基本原理，主要技术，及同步技术问题。
然后，着重对同步技术中的基于数据辅助的同步技术进行了全面的分析及算法研究，通过对其经典算法SC算法及其基础上的改进算法Minn算法及Park算法的研究及仿真，得到了定时性能上，三种算法的优劣性，及Minn算法和Park算法的定时频偏估计方差优劣。
关键词：OFDM；同步技术；基于数据辅助的同步技术；SC算法；Minn算法；Park 算法ABSTRACTYou, me, him, almost every day during the communication, communication plays a very important role in our lives. Mobile communication has become the mainstream of development, and personal communications and wireless communications in just a few decades has gone from analog communication to digital communication, from CDMA to OFDM great development, but also the emergence of new technologies, more than with CDMA as the core of the third generation mobile communication technology more sophisticated, which we call the "fourth generation mobile communication technology."The fourth generation mobile communication system plans to OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) to provide value-added services as the core technology, its application in the field of broadband has great potential. Compared with the third generation mobile communication systems, using a variety of new technologies, OFDM has higher spectral efficiency and good anti-multipath interference, it can not only increase system capacity, more importantly, it can better meet the needs of multimedia communication requirements, which will include multimedia services voice, data, video and other large amounts of information transmitted via broadband channel with high quality.Throughout the history of the communication, the first generation analog s ystems provide voice-only services can transmit data; data transfer rate of the s econd generation digital mobile communication system is only 9.6bit / s, up to 32kbit / s; third generation mobile communication system data transfer rate up to 2Mbit / s; and we are currently being studied fourth generation mobile co mmunication system dedicated data transmission rate can reach 10 ~ 20Mbit / s. Although the third generation mobile communication can be thousands of ti mes faster than the current transmission rate, but still can not meet the future requirements of multimedia communications, presented the fourth generation mo bile communication system that we hope to provide greater bandwidth to meet the requirements.This paper studies the OFDM system synchronization techniques. Paper fir st introduces the basic principles of OFDM, the main technical, and synchroniz ation problems. Then, focusing on technology-based synchronous data-aided synchronization technology to conduct a comprehensive analysis and algorithmresearch, through its classical algorithm SC algorithm and its improved algorit hm based on the research and simulation algorithms and Park Minn algorithm, has been timed performance, the timing of the pros and cons of the three alg orithms, and algorithms and Park Minn offset estimation variance of the merits of the algorithm.Keywords: OFDM; synchronization; based on secondary data synchronization technology; SC algorithm; Minn algorithm; Park algorithm目录第1章绪论 01.1引言 01.2 OFDM技术的发展及应用 01.3 OFDM技术在未来通信中的作用 (1)1.4论文研究的主要内容 (3)第2章OFDM系统原理 (4)2.1 OFDM系统基本模型 (4)2.2 OFDM的保护间隔和循环前缀 (5)2.2.1保护间隔 (5)2.2.2循环前缀 (5)2.3 OFDM的主要技术 (6)2.3.1同步技术 (6)2.3.2 训练序列／导频及信道估计技术 (7)2.3.3信道编码和交织技术 (7)2.3.4峰均功率比控制 (7)2.3.5均衡技术 (8)2.3.6系统仿真参数设计 (8)2.4 OFDM技术的优缺点分析 (8)2.4.1 OFDM技术主要优点 (8)2.4.2 OFDM技术主要缺点 (9)本章小结 (10)第3章OFDM同步技术 (11)3.1 同步技术概述 (11)3.2 OFDM系统同步的原理 (11)3.3 OFDM系统中的同步要求 (12)3.3.1 载波同步 (12)3.3.2 符号同步 (13)3.3.3 样值同步 (14)3.4同步技术的分类 (14)本章小结 (15)第4章同步算法 (16)4.1 SC算法 (16)4.2 Minn算法 (18)4.3 Park 算法 (19)4.4 仿真结果分析 (21)本章小结 (23)总结与展望 (24)参考文献 (25)致谢 (27)第1章绪论1.1引言进入2l世纪以来，无线通信技术正在以前所未有的速度向前发展。
OFDM系统中同步算法的分析与比较
Ａｂ Ｉｔ Ｆ 一ｔｒｅ ｋｎ ｓｏ ｅｍｏｔｉ ｏｔｎ ｙ ｃ ｒｎｚｔ ｎ ａｇ ｒｔｍｓｆｒＯＦ ｓ ｃ： ｉ ｈ ｅ ｉｄ ｆｔ ｓ ｍｐ ｒ ｔｓｎ ｈｏ ａｉ ｌｏｉ ｈ ａ ｉ ｏ ｈ ｏ ＤＭ ｙ ｔｍｓａｅ ａ ａ ｓｓ ｅ ｒ ｎ － ｌｓ ｄ ｃ ｍｐ ｒｄ ｙ ｏ ａ ｏ ａｅ ．Ａ ｄｔｅａ ｖ ｔｇ ｓａ ｄ ｄｓｄ ａ ｔｇ ｓｏ ｏｅａｇ ｒ ｍｓａ ｄｔｅｒｓａｃ ｎｔｅｆ— ｄ ｎ ｎ ｄ ａ ａ ｅ ｉ ｖ ａ ｅ ｆｔ ｓ ｌｏｉ ｈ ｎ ｎ ａ ｎ ｈ ｈ ｔ ｅｅ ｒｈ ｉ ｕ ｎ ｈ ｈ ｔｒ ｒ ｈ ｗ ｏｇｖ ｉ ｃ ｏ ｏ ｅｓｎ ｈｏ ｉ ｔ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｔｅｎ ｘ ｅ ｅａｉｎｍｏ ｉ ｏ＇ ｕ ｕ ｅａｅ ｓｏ ｎ ｔ ｉｅ ａｄｒ ｔ ｎ ｆｒｔ ｙ ｃ ｒｎｚ ｉ ｈ ｏｏ ｙｉ ｅ ｔｇ ｎ ｒｔ ｂｌ ｃ ｎｒ — ｅｉ ｈ ａｏ ｅ ｈ ｏ ｅ Ｌ ｎ
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囝 钆 技 ２ ６ 第 期 ０ 年 ４ ０
文章 编 号 ：０ １ ９ Ｘ（０ ６ ０ ０ ５ ０ １０ —８ ３ ２ ０ ） ４— １０— ６
ＲＳＡ Ｃ ＥＥ ＲＨ＆Ｄ ＶＬ Ｐ与Ｎ ＥＥｏ Ｍ开 研 Ｅ发 究 Ｔ
Ｏ Ｄ 系统中 同步算 法的分析 与 比较 ＦＭ
在高速移动环境下 ， 由于发射机和接收机两端 振荡器器件的不稳定和多普勒效应导致了载波频率
发生偏移 ； 同时由于多径现象 以及各种噪声干扰 等 导致了定时偏移 。因此 ， 需要进行时间同步和频率
现代OFDM系统中的同步技术
性 能以平均误差、最小均方误差的形式作比较。比较中，时间偏 移估计方法 中性能最好的正式系统所采 用的方法 ；一种新 的基于快速傅里叶交换 的频率偏移估计方法 ，利 用 了相 同的 时间训练标识，具有最小的均方误差。
【 关键词】ＯＦ Ｄ Ｍ；同步；时间偏移 ；Ｆ Ｆ ｒ ；ＭＳ Ｅ
１ ． 简 介
Ｉ 一 掌 熏 …………………………
现 代 ｏＦＤＭ 系 统 中 的 同 步 技 术
中铁 建 电气化局 集团第四工程有限公 司 卢挺丰
【 摘要 】本文对ｏ Ｆ ＤＭ通信 中的数据辅助下的时间与频率同步方法进行 了介绍 与比较。这些同步方法在 高斯与多径衰减环境 中进行 了仿真测试，仿真结果中，各种方 法的
用
分 。Ｒ 为接受到 的信 号 。Ｄ 表示Ｎ 长度 的采样 处 理滑动窗 口种的定时序号。 ３ ． ２ Ｍ ｉ ｎ ｎ 方法 在Ｓ ｃ ｈ ｍ ｉ ｄ ｌ 以及Ｃ ｏ ｘ 的估算 方法基 础上 ， Ｍ ｉ ｎ ｎ ｌ ６ 提 出了改进 的 “ 训 练序列 ”以及对应 的 定时方法 ，设计出的 “ 训练符号 ”当中含有 四 个部分，形如： Ａ ， 一 Ａ ， 一 Ａ ］ 训练序列 由４ 个 等长 的子序列组成 。子序 列Ａ 由Ｐ Ｎ 序列 的Ｎ ／ ４ 长度调制 数据进 行Ｎ ／ ４ 点的 快速傅里 叶逆 变换 （ Ｉ Ｆ Ｆ Ｔ ）得到 。相应 的时间 估算方法在形式上为：
在 正交 频 分复 用系 统 中 ，同步 问题 是 研 究 的课题 之一。系统性 能对 于定时误差 、频率 误差十 分敏感 。为 了保证 快速有效 的数据传 输 ，需要尽可能的抑制码 间干扰 （ Ｉ Ｓ Ｉ ）以及载 波 间干扰 （ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ）。 在０ Ｄ Ｆ Ｍ 系 统设计 中，通 过加入长度大于信 道冲 击 响应 的循环前 缀可 以去除 Ｉ Ｓ Ｉ ；通过令 发送 端 、接 收端处于相 同的频率 ，保持载波 的正交 性 ，从而 消除 Ｉ Ｃ Ｉ 。因此 ，需要对 实际工 作中 的信号 进 行时 间偏 移 、频 率偏 移 的估算 ，尽 量减 小带来 的影 响 。Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ 的同步基本 分为两 类 ：基 于数据辅助 的、非数据辅助 的。本 文当 中所讨 论的仅 限于基 于数据辅助 的方法 ，这一 类方法在 当前无线局域 网络研究 当中被广 泛使
OFDM的同步技术研究
摘要题目：OFDM的同步技术研究作者姓名：颜小婷摘要正交频分多路复用（OFDM）技术已经在无线通信中被广泛应用，它利用多载波调制技术把数据流分解为若干个子数据流，从而使子数据流有低得多的传输比特速率。
时频同步技术是OFDM的关键技术之一，对于对定时和频率偏移十分敏感的OFDM系统而言，时频同步显得尤为重要。
目前，时频同步技术已经得到了越来越多人的关注。
本文介绍了OFDM中同步技术，首先介绍了同步的重要性以及OFDM中的时间同步和频率同步，接着介绍了一种基于循环前缀的时频同步新算法，并重点分析了符号定时和频偏估计的方法，同步的捕捉过程和跟踪过程的步骤，以及同步性能的的分析方法。
关键字：OFDM 正交循环前缀同步OFDM的同步技术研究 2一. OFDM中同步的重要性同步对于任何数字通信系统来说都是重要的任务，没有精确地同步就不能对传送的数据进行可靠的恢复[1]。
可以说，同步时任何通信接收机实现的基础。
OFDM既可以用于广播类型的通信系统，又可以用于突发数据传输的通信系统，在同步的问题上二者可以采取的途径不尽相同。
广播类型的系统传输的是连续的数据，因此最初需要经过较长的一段时间获得信息（同步捕获），之后转换成跟踪模式。
突发传输系统通常采用分组的方式，需要在分组开始发送之后的很短时间获得同步[6]。
由于OFDM信号特殊结构[5]，使得很多为单载波系统设计的同步算法不能被采用，因此，必须从OFDM本身的角度出发来设计同步算法。
在这里，利用了OFDM的循环前缀这一特殊结构来进行同步。
二. 同步技术2.1 同步技术简介在接收机对子载波进行解调之前必须进行两项同步工作[10]：第一，找出符号边界的位置和最佳的时间间隔（最佳的时间间隔一般是一个符号帧的长度），使得信道间干扰（ICI）和符号间干扰（ISI）达到最小；第二，估计和纠正接收信号的载波频率偏移，因为任何的便宜都会引入子载波间干扰和符号间干扰。
尽管OFDM系统相对于单载波系统来说对相位噪声和频率偏差更为敏感，但是事实证明，利用循环前缀和加入特殊的OFDM训练符号等方法，可以获得较好的时间同步和频率同步。
MIMO-OFDM系统中同步技术的研究的开题报告
MIMO-OFDM系统中同步技术的研究的开题报告一、选题背景和研究意义随着移动通信技术和互联网技术的迅速发展，人们对于移动通信系统的需求日益增长。
而MIMO-OFDM系统凭借其多天线和高速率的特点占据了移动通信领域的主要地位，被广泛应用于4G、5G无线通信系统中。
然而，在MIMO-OFDM系统中，同步技术是一个关键的技术领域，其性能直接关系到系统的数据传输速率、灵敏度和鲁棒性。
因此，对于MIMO-OFDM系统中同步技术的研究具有重要的理论和实践意义。
研究MIMO-OFDM系统同步技术，不仅有助于深入了解其工作原理，提高系统传输速率和可靠性，而且有助于拓宽其应用范围。
二、研究目标和内容本课题的研究目标在于深入研究MIMO-OFDM系统同步技术，探讨同步技术的关键问题，提高系统的传输速率和可靠性，为MIMO-OFDM系统的应用和发展提供理论支持和技术保障。
具体研究内容包括：1. MIMO-OFDM系统中同步技术的基本原理和分类方法；2. MIMO-OFDM系统同步技术中关键问题的研究，如频率同步、时间同步、相位同步等；3. MIMO-OFDM系统同步技术的算法设计和优化，如基于样本交叉相关的同步算法、基于OTFS的同步算法、基于机器学习的同步算法等；4. MIMO-OFDM系统同步技术的仿真实验和性能分析。
三、研究方法和技术路线本课题将采用文献调研、数学建模、算法设计和仿真实验相结合的研究方法。
具体技术路线如下：1. 文献调研和理论分析：收集和了解MIMO-OFDM系统同步技术的相关文献，查阅相关资料，深入理解同步技术的基本原理、分类方法和关键问题；2. 数学建模：对MIMO-OFDM系统同步过程进行数学建模，建立同步模型；3. 算法设计和优化：设计并优化基于样本交叉相关的同步算法、基于OTFS的同步算法、基于机器学习的同步算法，探讨不同同步算法的优缺点和适用范围；4. 仿真实验和性能分析：基于MATLAB或Python工具进行仿真实验，比较不同同步算法性能指标，探讨同步技术对系统性能的影响。
OFDM通信系统中同步技术的研究,答辩PPT
dL1
rdrkrkN
kd
接收信号的能量值为
d 1d L 1rd 2rk N 2
2k d
相关系数
s2s2n2
SNR SNR1
式中SNR为信噪比
所以,符号到达时间 d和频率偏差 的最大似然联合估计算
法为
dM
Lar
gmaxrd
d
ML21
rdM
L
4.2--仿真 符号定时估计曲线
相 关 值
2.5--OFDM系统参数选择
一般，在OFDM的各种参数中要确定的3个参数 是：带宽、比特速率和时延扩展。时延扩展是保 护间隔的长短的直接原因，按照惯例，保护间隔 的时间长度是时延扩展的2到4倍。 要求设计的系统满足如下条件：
比特速率取：25Mbit/s； 可容忍的时延扩展：200ns； 带宽：<16MHz。
Erkrkm s2s2ej2n2
m0 mN
0
其els其 e 他
式中： s和 的n 意思分别是有用信号和加性高斯白噪声的能
量； 为被采样间隔归一化的小数频偏。这2N+L个样值中
，仅仅集合和集合中的对应元素存在相关性，其它各点间
能看成是相互独立的。定义 f为rd接,收信号的条件概率密
度函数，似然函数
列或巴克码那样的尖锐的自相关特性，于是，按照ML算 法计算出来的在定时点．及两旁若干点的自相关值都比较 大，当有噪声影响时，将导致定时粗糙不精确。
谢谢老师们！
➢ 发送端发送数据经过串/并转换的方式使之成为N 路低速数据流，然后将这N路数据流经过数字调 制后成为复信号，完成多载波调制。OFDM接收 机事实上是一组解调器，它将不同载波搬移至零 频，然后在一个码元周期内积分。
OFDM的同步技术研究
OFDM的同步技术研究OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种有效的多载波通信技术，广泛应用于无线通信系统中。
OFDM系统的性能受到同步技术的影响很大，因为同步技术的准确性直接影响到OFDM系统的接收效果。
因此，OFDM的同步技术的研究至关重要。
OFDM信号由多个子载波构成，每个子载波之间是正交的，这意味着子载波之间不存在干扰。
然而，在接收端，由于信道的影响，OFDM信号会存在频偏和时钟偏差，从而导致子载波之间存在相位差。
因此，OFDM系统需要通过同步技术来估计并校正相位差，以确保子载波之间的正交性。
时间同步是指接收端需要正确地检测到OFDM符号的开始位置。
OFDM符号通常由导频序列组成，因此时间同步的关键在于准确地检测导频序列。
常用的时间同步方法包括短前缀和长前缀。
短前缀方法在每个OFDM符号的前面加入了一个短的导频序列，接收端通过检测导频序列的位置进行时间同步。
长前缀方法则在每个OFDM符号的前面加入了一个长的导频序列，接收端通过匹配滤波来检测导频序列的位置。
长前缀方法相对于短前缀方法的优势在于它对多径效应更具鲁棒性。
频率同步是指接收端需要估计并校正子载波之间的频偏。
频率同步的关键在于准确地估计频率偏移量，并通过补偿的方法进行校正。
频率同步方法主要有两种：基于导频序列的频率同步和基于自相关函数的频率同步。
基于导频序列的频率同步方法使用接收到的导频序列来估计频率偏移量。
基于自相关函数的频率同步方法则使用接收到的OFDM符号自相关函数的峰值位置来估计频率偏移量。
除了时间同步和频率同步外，OFDM系统中还需要考虑相位同步。
相位同步的关键在于准确地估计并校正属于不同子载波的相位差。
常用的相位同步方法包括基于导频序列的相位同步和基于相位差的相位同步。
基于导频序列的相位同步方法使用接收到的导频序列来估计不同子载波的相位差，并通过插值的方法进行校正。
OFDM无线通信系统同步方法的研究
OFDM无线通信系统同步方法的研究摘要随着现代数字系统的高速发展，人们对带宽要求也与日俱增，简单的语音交流，以及网络视频通信等已不能满足人们对更高数据速率的全业务通信的渴望，而有限的频带资源恰恰与这种需求形成一种矛盾。
OFDM具有频谱利用率高、抗多径衰落、信道均衡简单、便于硬件实现等优点，使其成为第四代移动通信的核心技术，已在无线通信领域得到广泛应用。
同步作为通信系统接收端的一个重要环节，直接影响着整个系统的性能，然而OFDM系统对同步的敏感性远远超过单载波系统，符号同步的偏差，不仅引入码间干扰(ISI)，带来的载波间干扰(ICI)使得系统的性能急剧下降。
频率偏差对系统的影响，定量来说，归一化频偏为0.2时，载波干扰比的损失为12dB，因此频偏估计和补偿就显得尤为重要。
本文主要针对两类OFDM 无线通信模型（连续模型，突发模型）的同步方法的研究。
首先，同步方法按照是否利用辅助数据可分为非数据辅助的和基于数据辅助的两类，然后系统介绍了OFDM基本原理和同步误差对于OFDM系统的影响。
最后，本文在相应的无线通信模型中提出了两种同步方法：1.在OFDM等效低通模型下，提出了一种适于多径衰落信道的OFDM时间同步新方法。
首先，将接收的信号乘上其共轭得到信号的能量，然后进行间隔为OFDM数据符号长度减去循环前缀长度的能量差分得到相关函数，最后联合多个符号的块采样进行同步估计。
由于利用了信号能量的差分关系，使得同步峰更加明显，再联合多个符号的估计，更加强了同步的稳定性。
在多径衰落信道下进行仿真，结果表明，本算法能获到较好的符号定时同步性能，并且消除了频偏对于符号定时的影响。
2.在突发模型中，更加侧重帧同步检测的方面，具体选取了IEEE 802.11a仿真平台，提出了一种基于CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation)的改进帧同步检测方案。
首先，利用CAZAC序列作为短训练序列来改变IEEE802.11a系统标准前导结构，并增加用于粗频偏估计的短训练序列个数；其次，在使用延时相关帧检测的基础上，结合短训练序列的互相关信息共同完成帧同步检测。
OFDM系统中的同步技术
r[k]
1
N 1
N 1
y[n]e j2kn N [k, k]d[k] [m, k]d[m]
N k0
m0
mk
[m, k]
L1
l0
Al e j 2 ml N
N
N 1
l [n]e j2 nmk
n0
N
第k个子载波受到的干扰能量
2
N 1
N 1
PICI [k] E
[m, k]d[m]
2 d
[m, k]
m0
m0
mk
mk
[m, k]是子载波m带给k的平均干扰能量
[m, k] E [m, k ]2
E[m, k]2 E [m, k] *[m, k]
1 N 1 N 1 2
传输信号x n 服从均值为0的复高斯过程
信道采用广义平稳不相关散射（WSSUS）模型，用延迟功率谱（ 各径的能量分布）和散射函数（各径的时变特征）表示
假设信道最大多径时延为L个样点（L
N
）,多普勒频偏的
G
IFT为第一类零阶贝塞尔函数，信道第l径的冲击相应为
hn,l All n l
子载波m对子载波k的均值干扰能量为该两子载波间距离的偶函数
矩阵 为对称矩阵，且每个子载波的信干比相同
－频率偏差产生的ICI
将频率偏差对接收信号的影响看成单径乘性衰落，
其等价的信道冲击响应
h[n] e j2n N ,是用子载波间隔归一化的频率偏移
子载波m对子载波k的干扰分量
[m, k]
• OFDM信号的表示
x n
1 N 1 X
一种新的MIMO—OFDM同步技术研究
个发射天线 上 的 Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ调制信 号为 ：
１
腆
—ｌ
（＝ ｛ ，， ｌ…， 厂＝ ）古∑ 腿 ） ：， ． ： （ ２ Ｍ
蒜０
（＞ １
假设频偏 为 ￡ 则第 Ｐ ， 个接 收天线接收到 的信 号为 ：
Ｉ ｒ Ａ— １
（： ’ ， ２ （ ，： ）∑∑ （ 一 ＝ ， 一 删 ＋ （
—
Ｏ Ｄ 通信系统 的传输性能 。 ＦＭ 对 ＭＭ Ｉ Ｏ—Ｏ Ｄ （ 系统 来 说 ， 间 同 Ｆ Ｍ２ ） 时
步方面 ， 接收端需要对各 个天线上 的信 号分 别进行 延时估计 和调整 。频率 同步方面 ， 接 收端需要对 各个 天线 上 的信号 分 别进 行频 率偏移估计 和补偿 。传统 的 Ｍ ＭＯ—Ｏ Ｄ Ｉ ＦＭ 同步算法 ， 未能完全 解决这种情况 下的 同步
・
７ ． ７
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可 以进 行时间精 同步 ； 二 ， 第 在接 收端 时域 ， 些分 开放 置 的训 练序 列 又具 有相 同 的两个半 这
于 ＭＩ —Ｏ Ｄ 系 统 。 目前 对 ＭＩ — ＭＯ ＦＭ ＭＯ
同步 的要求 很 高 ； 率 同步 方 面 ， 频 由于 Ｍ — Ｉ ＭＯ— Ｆ Ｍ 系统可 以视 为 Ｎ个并 行 的 Ｍ — ＯＤ Ｉ Ｍ Ｏ子系统 ， 因此 频 偏所 引入 的 ＩＩ 恶化 Ｃ会
每个子载波 的信 噪 比 ， 而恶化 整个 Ｍ Ｍ 从 ＩＯ
算法框 图如图 １ 示 。 所
对 Ｍ ＭＯ— Ｆ Ｍ 技 术来 说 ， 核 心部 Ｉ ＯＤ 其
・
７ ・ ６
维普资讯
图 １ ＭＩ —Ｏ Ｄ 系 统 结 构 图 ＭＯ Ｆ Ｍ
假设 一个 Ｍ ＭＯ— Ｆ Ｍ 系统有 Ｎ个 子 载波 ， 个 发射 天线 ， 接 收 天线 ， Ｉ ＯＤ Ｍ Ｐ个 定义第 ｍ
无线通信中的OFDM技术同步研究
无线通信中的OFDM技术同步研究引言：目前，OFDM技术是无线通信领域的关键技术以及最具潜力技术之一。
与其他无线传输技术相比，它具备自己独特的优势，适用于高速无线传输系统，目前已经在HDTV、无线宽带接入、无线局域网以及DVB等系统中得到广泛应用。
因此，加大对无线通信中OFDM技术的研究和分析将具有十分重要的现实意义。
一、OFDM技术概述及技术基础分析1.1OFDM技术概述OFDM，即正交频分复用技术，具有较高的频谱利用率，能够实现更多数据的传输，属于一种多载波调制技术。
在无线通信中，作为一种特殊的多载波通信技术，OFDM技术的子载波间是相互正交的，各子载波信号通过叠加之后再进行符号的输出，且可通过QAM或者PSK的调制方式来进行每个子载波信号的调制。
FDM是传统的频分复用技术，其采用的也是传统的多载波调制技术。
而OFDM技术则是采用新的多载波调制方。
与FDM技术相比，OFDM技术能够在相同的频带宽度上进行更多数据的传输，实现频带利用率的提升。
1.2OFDM技术基础OFDM采用的是一种多载波调制方式，基本的技术基础就是通过串并的方式将高速率的信源信息流变换成低速率并行数据流，进而在相互正交的子载波上将这种数据流进行调制，再累积相加这些调制信号，最后发射信号。
基于时域的角度来看，OFDM在传输多个符号时，采用并行方式能够增加码元的持续时间，从而能够实现对时间弥散性最大程度的减弱，而这种弥散性是由无线信道的多径时延扩展产生。
同时，OFDM技术将循环前缀插入符号之间，不仅能够有效避免由于多径效应而产生的符号之间的干扰，而且还能够对子载波间正交性的影响实现有效控制，这种正交性是由于多径信道环境中因保护间隔的插入而产生的，而OFDM技术能够有效避免这种影响。
基于频域的角度来看，OFDM技术具有多个正交子信道，且采用并行传输正交子载波的方式，也就是整个分配信道被多个较窄的正交子带和所占据。
虽然总的信道具备频率选择性，但是每个子信道具有一定的平坦性，且与信道相关带宽相比，信号带宽较小，这样技术就能够实现在每个信道上进行窄带传输，能够有效克服信道的频率选择性衰落。
宽带无线OFDM系统同步算法的研究
在硬件在环试验过程中，我们通过模拟车辆控制器向执行器发送制动指令， 并实时监测制动力变化情况。同时，还可以根据实际需要调整仿真模型中的参数， 以获得最佳的制动效果。
四、结论
本次演示通过对某轿车线控制动响应特性进行分析，并采用硬件在环试验方 法对其进行研究，得出以下结论：
1、在线控制动系统中，制动指令的传输时间和制动器的响应时间都会影响 制动的性能。通过优化无线通信频率和编码方式以及选择高性能的材料和润滑剂 等方法可以缩短这两个时间。
然而，基于信号内容的同步算法也可以获得较好的性能。例如，基于傅里叶 变换的同步算法可以利用OFDM信号的循环对称性和循环移位性质来估计信号的同 步位置。该算法首先对接收到的OFDM信号进行傅里叶变换，然后计算变换结果中 各频率分量的相位差，最后利用相位差估计信号的同步位置。此外，基于信号内 容的同步算法还可以采用迭代方法进行信号同步，该方法可以在一定程度上减小 计算复杂度，提高同步效率。
感谢观看
在载波恢复方面，研究者们提出了多种载波恢复方法。例如，基于锁相环的 方法利用了锁相环路的特性，对接收到的信号进行相位和频率的跟踪与恢复；基 于傅里叶变换的方法通过傅里叶变换将时域信号转换到频域，并对载波相位和频 率进行估计和恢复；基于神经网络的方法则利用神经网络的自适应学习能力，对 接收到的信号进行相位和频率的恢复。这些方法在不同程度上提高了载波恢复的 效果和性能。
相关技术综述
OFDM技术是一种多载波传输技术，将高速数据流分割为多个低速子数据流， 在多个正交子载波上并行传输。该技术具有频谱利用率高、抗多径干扰能力强等 优点，但易受到频偏和多径干扰的影响，导致信号衰减和失真。
同步算法是解决宽带无线OFDM系统同步问题的关键技术。根据不同的实现方 式，同步算法可分为基于定时估计的同步算法和基于载波恢复的同步算法。基于 定时估计的同步算法通过估计信号的到达时间和频率偏移，实现信号的同步；基 于载波恢复的同步算法通过恢复载波相位和频率，实现信号的同步。
OFDM中的载波同步技术介绍
1 引言
OFDM (正交频分复用 )技术作为一种新兴的无
线通信技术越来越受到人们的关注 。它能有效对抗 无线传输中由于多径传播造成的频率选择性衰落和 时间选择性衰落 , 通过插入循环前缀能防止 IC I (信 道间干扰 )和改善 ISI (符号间干扰 ) , 还能够大量的 节省带宽资源 ,很适合应用在无线移动信道中 。目 前 , OFDM 已经在数字音频广播 (DAB ) ,数字视频广
πTsym = arg f2
∧
∑(z
j =0
∧
n+j+ 1 ,l
( f acq ) zn+j, l ( f acq ) ) (cn+j+1, l cn+j, l ) ( 11 )
3
∧
3
加上 AW GN ,接收端信号经过 DFT以后为 :
Y1 k = R1 k +W 1 k Y2 k = R 2 k +W 2 k = R1 k e
π ε j2
( 8)
n =0
∑r e
n
πε π jnk /N 2 j - j2
e
在跟踪阶段 ,要求剩余频偏小于子载波的一半。 由于在每个符号的固定位置插入了已知的训练符号 , 可以在做 FFT之后通过比较对应的训练符号的相位差 来得到频偏的信息。
∧
L -1
k = 0, 1, 2 ……, N - 1
∧
该算法把频偏分为整数倍频偏和小数倍频偏 (相 对于子载波间隔而言 )来分别估计 ,在频率捕获阶段的 目标就是估计出整数倍的频偏 ,然后在跟踪阶段估计 出小数倍频偏。
Abstract: O rthogonal frequency division multip lexing (OFDM ) has been used w idely in m any fields such as DAB , DVB - T, DRM , I BOC and W - LAN 1 And in the future w ideband w ireless mobile communication system s, OFDM w ill be also a necessary technique1 In this paper, first we introduce the trans m ission p rincip le of the OFDM system and the p roblem s we m eet1 Then we introduce several rep resentative carrier frequency synchronization algorithm s for OFDM signal and give the algorithm sim ulation by MATLAB and analysis1 Key words: OFDM; frequency synchronization; p ilot frequency; training sequence; MLE
OFDM系统中的同步技术
在这种算法中 ,OFDM 信号是用 FM (调频) 的方 式发送的 。系统保留了一些子信道作为传送导频之 用 。这些子信道的相位和幅度都是已知的 。在执行 算法时将这些子信道进行编码 。算法包括 3 部分 : 功率检测 、粗同步 (又称捕获) 和细同步 (又称跟踪) 。 在功率检测中 ,接收端将检测接收到的信号功率 ,并 将之与门限相比较 ,从而判断 OFDM 信号是否已到 达接收端 。在粗同步阶段 ,通过将接收信号和储存 在本地的复制的同步信号作相关运算 ,实现定时误 差控制在 ±0. 5 个抽样值以内 。在细同步阶段 ,每 个子信道都有其导频信息 ,每个子信道都由导频信 息提供的信道特征进行均衡 。粗同步保证了信道的
3. 2 基于 CP 的同步算法
在这种算法中 ,如果定时错误 (时域偏移) 较小 , 使得冲激响应长度小于 CP ,则各子载波间的正交性 仍可以维持 ;而符号定时时延可以认为是由信道引 起的一个相位偏移 ,这个偏移将导致子载波星座产 生相位旋转 ,这种相位旋转在频带边缘达到最大 。 如果时延大于 CP 的长度 ,则必然出现 ISI。
k =θ- L +1
ρ·| r ( k) - r ( k - N) | 2}
(10)
其中 :
ρ =
E{ |
E{ | s ( k) | 2} s ( k) | 2} + E{ | n ( k) | 2}
=
SNR SNR +
1
(11)
θ的最大似然估计就是找到使式 (11) 最大的θ^ r 。这
样直接对接收信号作相关求峰值虽然是最佳同步 ,
(9) 我们观察接收信号中 2 N + L 个连续的样点 , 见 图 4 ,这些样点包含了一个完整的 N + L 点的 OFDM 帧 ,其中 FFT 间隔为 N 点 , CP 为 L 点 。
无线通信中OFDM技术及同步问题的研究
通讯技术Digital Space P .53无线通信中OFDM 技术及同步问题的研究陈玉章 黑龙江省机场管理集团有限公司摘要：随着信息技术的发展，无线通信技术也得到了飞速的发展，人们日常通信时时刻刻都离不开无线通信。
OFDM 技术是目前无线通信中应用十分广泛的一种多载波调制技术，以其优越的性能称为了4G 通信中的核心技术之一。
本文针对无线通信中OFDM 技术以及其中的同步问题进行了研究，并对同步算法进行了较为详细的分析，为无线通信领域的发展具有一定的借鉴作用。
关键词：无线通信技术 OFDM 技术 多载波调制技术 同步问题引言：OFDM 技术即正交频分复用技术是目前无线通信领域应用最广泛的技术之一，它具有高频谱利用率并且抗多径性能好等诸多优点，因此适用于无线通信中高速信息流的传输。
目前，在手机通信、局域网通信以及HDTV 等多个领域都应用了OFDM 技术，因此对于OFDM 技术的研究具有重要意义。
OFDM 技术具有诸多优点的同时，存在对同步误差敏感的问题，因此，对OFDM 技术的研究离不开对同步技术的研究。
1 OFDM 技术的概述OFDM 技术从根本上来讲是一种多载波调制技术，它通过相互正交的子载波来传输信息，具有较高的频谱利用率和较好的抗干扰性能。
应用OFDM 技术进行信号的调制时，首先使高速的串行信号经过串并转换器转换为低速的并行信号，并将其调制到相互正交的各个子载波上，作为发送信号发送到信道中。
从时域上来看，OFDM 信号在传输时为多个并行的低速信息流，因此可以使每个信息码元的持续时间增长，这就使得信号的抗多径时延性能增强。
并且通过在OFDM 数据信号前插入循环前缀，可以进一步抵抗多径效应的干扰，保证子载波之间的正交性不被破坏。
从频域上来看，OFDM 技术的各个子信道相互正交，与整个信号带宽相比，各个子信道带宽较小，使信号在各个子信道上实现窄带传输，有效抑制了频率选择性干扰。
2 同步问题分析OFDM 技术具有许多传统无线通信技术所不具备的优点，但同时也存在对同步误差敏感等缺陷，因此，研究OFDM 技术离不开对其中同步技术的分析。
基于OFDM的蜂窝移动通信系统关键技术研究
基于OFDM的蜂窝移动通信系统关键技术研究在恶劣的移动通信环境中可靠、高速地传输数据是未来蜂窝移动通信系统的目标和要求。
正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplex)多载波通信技术具有抗多径干扰和时延弥散的优异性能，能够提供非常高的数据吞吐率。
由于系统采用离散傅立叶变换，因此大大降低了发射机和接收机的实现复杂度。
多载波码分多址(MC-CDMA，Multicarrier CDMA)是最佳的 OFDM 和CDMA(CodeDivision Multiple Access)多址接入技术融合方案，兼具 CDMA 和OFDM 这两项技术的优点。
而移动通信系统的容量和性能在很大程度上取决于多址方案的选择。
在MC-CDMA 系统中，用户的信息符号先经过频域扩谱，再进行 OFDM 调制，一个数据符号同时在所有并行子载波上传输，具有频率分集的优点。
基于 OFDM 的蜂窝移动通信系统具有非常广阔的应用前景。
本文的分析表明，CDMA 技术是一种正交码分复用技术，而 OFDM 技术则是一种正交频分复用技术，OFDM 和 CDMA 发送信号都近似于高斯白噪声信号，是满足香农公式的高斯信道和多径衰落信道中传输的最佳信号形式。
本文重点讨论了采用等增益合并(EGC, Equal Gain Combination)和最大比合并(MRC, MaximumRatio Combination)两种合并分集接收技术的 MC-CDMA 系统在瑞利信道和莱斯信道下的良好性能，并提出了一种系统的通用矩阵分析模型，给出了新颖的系统理论误码率分析公式。
针对 OFDM 系统实际应用中的两个关键问题—峰平功率比问题和同步问题，给出了两种等效的峰平比定义，重点研究了限幅、选择映射和基于部分传输序列三种降低峰平比的方法；同时针对 OFDM系统符号同步的特点，讨论了频域和时域的符号同步方法，进一步介绍了一种基于统计的时域同步方法。
W-OFDM_宽带无线通信OFDM系统同步技术_[共2页]
![W-OFDM_宽带无线通信OFDM系统同步技术_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/da278ade581b6bd97e19eaa0.png)
第2章 OFDM及其相关技术在不断变化，以上列出的技术对比，其实大多也是两种调制体系下同步技术之间的差别，本文即针对无线OFDM系统的同步技术进行研究。
2.2 OFDM相关技术OFDM是一种适用于高速无线环境的传输技术，除了数字视频广播标准DVB-T、无线局域网标准（IEEE 802.11a、HiperLAN/2）等已有标准外，随着对OFDM技术研究的深入，还出现了大量应用于不同环境、性能更为优越的OFDM 技术的各种变形或结合形式，如：OFDMA（OFDM Access，正交频分复用接入）、VOFDM[28]（V ector OFDM，矢量正交频分复用）、W-OFDM[29]（Wideband OFDM，宽带正交频分复用）；OFDM与CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）、TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）、FDMA（Frequency Division Multiple Access，频分多址）等技术结合的R-OFDM（Randomized OFDM）[30]，OFDM与小波理论结合的Wavelet-OFDM等。
在技术应用方面，OFDM还在宽带无线接入（Broadband Wireless Access，BWA）等领域得到广泛应用，形成了许多拥有各自特色的专利技术，如Cisco和Iospan公司的VOFDM，Wi-LAN公司的W-OFDM，Flarion公司的Flash-OFDM等。
作为一种新的技术，OFDM越来越展现出广阔的应用与发展前景。
2.2.1 VOFDMVOFDM技术通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集从而提高信号质量，是OFDM和空时处理联合得到的一种新技术。
它利用了时间、频率和空间3种分集技术，使无线系统对噪声、干扰和多径的容限大大增加。
VOFDM 主要包括以下功能模块。
z OFDM：可编程控制的系统数据率和时延扩展容限；z信道估计：采用突发分组模式的训练序列；z同步：鲁棒的系统定时和频率恢复；z空域处理：用作干扰删除和发送、接收分集；z编码：采用级联的卷积码和RS码。
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OFDM系统中的同步模型分析（1） OFDM系统原理框图
X m,k
sm ,n
Ym ,l
rm ,n
无线信道中的时延扩展和多普勒频移，会造成传送 的OFDM信号符号失步和各子载波发生偏移。
OFDM系统中的同步模型分析（2） 符号定时偏移的影响
− NG
θ
θ
− NG ≤ θ < 0
符号定时偏移在循环前缀范围内 符号定时偏移超出了循环前缀范围
研究现状（3）
功率谱法
求时域信道估计 变换到频移
研究现状（4）
算法比较
自相关法和功率谱法需要首先获得正确的信道时域 冲激响应信息，所以性能受信道估计结果的影响较 大。 自相关法和电平交叉率法估计精度有限。 功率谱法不能直接应用于多径信道或多载波系统。
OFDM系统中的同步模型分析（6）
载波频率偏移：
系统存在载波频率偏移时，接收信号幅度将会衰 减，相位将发生旋转。 归一化载波频率偏移为整数时，接收信号不存在载 波间干扰（ICI）信号。 归一化载波频率偏移为小数时，接收信号将存在载 波间干扰（ICI）信号。
OFDM系统中的同步模型分析（7） OFDM系统同步模型
这些算法适用于信噪比条件比较理想的信道环境中 （信噪比通常在5dB以上），但无法对抗无线信道中 的低信噪比情况。
内容
OFDM蜂窝移动通信系统同步模型 OFDM蜂窝移动通信中最大Doppler频移估计 算法研究 SISO－OFDM蜂窝移动通信中反向链路数据 传输阶段的同步方案研究 MIMO－OFDM蜂窝移动通信中反向链的同步 方案研究 全文总结与研究展望
X m ,l
sm , n
Ym ,l
rm , n
OFDM系统同步主要包括
符号定时同步和载波频偏同步
OFDM系统中的同步模型分析（8） 结论
在蜂窝单频网中，对于小区边沿的用户而言，前反 向链路的数据传输往往处在信噪比SNR比较低（小 于5dB）的恶劣情况下。 OFDM系统收发端失步时，接收信号中会引入ISI 和ICI干扰噪声；严重影响系统通信性能 。 蜂窝网中，要求接收端的同步功能必须在较低SNR （SNR<5dB）条件下具有较好的鲁棒性。
系统模型（2）
瑞利信道自相关函数与功率谱特性（续）
功率谱（U-shape）
S( f ) = 1.5
π fm
⎛ f − fc ⎞ 1−⎜ ⎟ fm ⎠ ⎝
2
s HH(f)
功率谱估计的窗函数法
f c -f m
fc
f f c +f m
1 2 S( f ) = H( f ) N
结论：|H(f)|也应该具有类似 U型的频谱特性
新算法创新点说明
直接利用频域接收信号，不需要信道时域冲激响 应信息，因此性能不受信道估计结果影响； 同时适合于单载波和多载波系统（包括OFDM系 统），且具有较高的估计精度； 适合于多径信道。
系统模型（1）
瑞利信道自相关函数与功率谱特性
自相关函数（Bessel特性）
2 Rhh ( m ) = E[h( n)h * ( n + m )] = 2σ 0 J 0 (2πf m m )
θ >0
OFDM系统中的同步模型分析（3） 符号定时偏移的影响
− NG ≤ θ < 0
θ >0
OFDM系统中的同步模型分析（4） 载波频率偏移的影响
存在小数频偏
存在整数频偏
OFDM系统中的同步模型分析（5） 同步模型分析结论
符号定时偏移： 当-NG<θ<0时（偏移值在循环前缀范围内），接收
频域信号的幅度不变，仅相位发生了旋转，而且其 相位旋转呈线性递增关系。 当θ>0时（偏移值超出循环前缀范围） ，接收频域 信号由有用信号，符号间干扰（ISI）信号，和载波 间干扰（ICI）信号组成
仿真分析（2）
参数rat的选取
多径及SNR对参数rat的影响，M=512 结论：rat的取值范围为：10≤rat≤M/2
M对参数rat的影响
仿真分析（3）
单径和多径信道估计偏差仿真结果
单径信道
多径信道
仿真分析（4）
跟踪性能仿真结果
单径信道
多径信道 End of 2
论文内容
OFDM蜂窝移动通信系统模型分析 OFDM蜂窝移动通信中最大Doppler频移估计 算法研究 SISO－OFDM蜂窝移动通信中反向链路数据 传输阶段的同步方案研究 MIMO－OFDM蜂窝移动通信中反向链路的同 步方案研究 全文总结与研究展望
研究意义 研究现状 算法创新点说明 系统模型 基于变换域的最大Doppler频偏估计算法 仿真分析
研究意义（1） OFDM系统中的频率同步
在无线移动通信中，由于发射机或接收机的高速移动，会引起多普 勒（Doppler）频移，在OFDM系统中造成收发两端的载波频率偏 差，破坏子载波间的正交性，引入载波间干扰（ICI），引起接收信 号幅度衰减，相位发生旋转，从而严重影响OFDM信号的正确接收。
其中Ym(k) ，Xm(k)，Hm(k)，Nm(k)分别代表第m个OFDM中的第 k个子载波上的接收信号；发送信号，信道信号和噪声信号。
若将该信号看成是在时域中，其自相关函数满足beseel特 性，则其付式变换信号的频谱应具有U型谱的特性
基于变换域的最大Doppler频偏估计算法（2）
算法原理图
接收端
3、SISO－OFDM蜂窝移动通信中反向链 路同步方案研究
研究现状 反向链路系统描述 本节创新点说明 反向链路同步方案 仿真分析 时频块时域大小优化设计
研究现状（1）
同步算法分类
根据算法的性能特点和适用的条件： 粗同步算法：用于同步的捕获阶段 细同步算法：用于同步的跟踪阶段 根据估计所利用的数据类型 ： 盲估计法 训练序列估计法
利用瑞利信号的包络r(t)的电平交叉率获得Doppler 频移信息 其中：
& & & N R = ∫ rp( R, r )dr = 2π f m ρ e
0
∞
−ρ2
& NR表示电平交叉率， r =
dr ( t ) dt
，
& p( R , r ) 是 r = R 处r与 r的联合密度函数 &
ρ = R Rrms 是相对本地包络rms值的归一化结果
∫∫
Sdxdy P( x , y ) dxdy ) ≈ 3.185dB
6*
x , y∈cell 1
∫∫
其中：
P( x , y ) ( x − 2r ) 2 + y 2 n d1 n = S( ) = S( ) 2 2 d0 x +y
S表示基站端接收到经过功率控制 后用户信号强度 反向链路中，小区中的平均SNR约为3dB，在小区边界将更加恶劣
无线信道中接收信号强度
Pr ( d ) = KPd − n t
其中： Pt是发射功率，Pr(d)是接收功率，d是发射和接收天 线之间的距离，K表示路径参数，包括各种天线增益和路径 衰落因子等信息；n为路径损耗斜率 ，通常为：2≤n≤4。
OFDM单频蜂窝网小区中信噪比分析（2） 前向链路信噪比分析（基站0）
OFDM同步研究现状（2）
载波频偏同步算法
1994年，Moose利用一个前后重复的短训练序列进行载 波频偏的估计。 1996年，Ji Sung 等人利用过采样原理进行载波频偏的 估计 1997年，Schmidl和Cox改进了Moose算法，提出了利用 两个训练序列进行载波频偏的估计算法。 1999年，Yun等人改进了Schmidl的算法利用一个训练序 列来进行载波频偏的估计； 2001年，Dong-Seog Han提出了一种利用频域导频信号 进行整数载波频偏估计的算法。
4.4.1 OFDM蜂窝移动通信系统同步模型
OFDM单频蜂窝网小区中信噪比分析
前向链路 反向链路
OFDM系统中的同步模型分析
OFDM系统的同步模型 符号定时偏移的影响 载波频率偏移的影响
OFDM单频蜂窝网小区中信噪比分析（1） 信噪比定义
SNR = 10 log10 (
∑P
i
P有效
干扰,i
)
其中：P有效表示有效信号功率，P干扰，i表示第i个造成干扰的 信号功率。
基于变换域的最大Doppler频偏估计算法（4）
算法步骤（续）
求Doppler频移
ˆ fm = nmax N s MTs
NS为OFDM一个符号的采样点数， TS为一个OFDM符号持续周期。
仿真分析（1）
仿真条件
信道：Rayleigh、IMT2000车载B信道 系统主要参数：
参数名称 fc fs v N NG NS 描述 中心载波频率（GHz） 传输Chips速率(Hz) 移动速度（km/hr） 子载波数目 循环前缀长度 OFDM符号长度 典型参数值 3.2 2.0e7 5～250 1024 216 1250
基于变换域的最大Doppler频偏估计算法（3）
算法步骤
提取固定子载波上的接收导频信号并作M点FFT ；
M −1 ) kl Ym ( l ) = ∑ Ym ( k )w( k )exp( − j 2π ) M k =0
求突变点
% Y '( k ) = ) ∑ | Y ( m ) | ( k = 0, L , ( M 2 ) − 1) k + 1 m=0 1
SNR = 10 log10 (
di
d0
d0− n di − n ∑
i=1 18
)
d0表示用户距离基站0的距 离， di表示用户距离基站i 的距离
OFDM单频蜂窝网小区中信噪比分析（3） 前向链路信噪比分布仿真结果
140
假设路径衰落因子为4，
Cell 2