正交频分复用系统中的频偏估计
基于最大似然算法的OFDM频偏估计研究
基于最大似然算法的OFDM频偏估计研究OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，广泛应用于现代通信系统中。
然而，在实际应用中，由于各种因素的影响，如多普勒频移、载波漂移等，导致接收信号存在频偏。
频偏会降低OFDM系统的性能，因此频偏估计成为OFDM系统中重要的研究问题之一、本文将基于最大似然算法对OFDM频偏估计进行研究。
首先，我们需要建立OFDM系统的模型。
在OFDM系统中，发送端将待传输的数据分成多个并行的数据流，并使用不同的子载波进行调制。
接收端通过将接收到的信号分解成不同的子载波，并进行解调，来恢复数据。
在频偏存在的情况下，接收到的信号会发生相位偏移。
接下来，我们需要定义频偏估计的目标。
给定接收到的OFDM信号，我们的目标是估计出其中的频偏。
频偏可以通过测量接收信号中不同子载波之间的相位差来得到。
因此，问题可以转化为通过最大似然算法估计相位差，进而得到频偏。
最大似然算法是一种常用的参数估计方法，通过最大化模型似然函数来估计参数。
在本文中，我们可以将相位差视为参数，将接收到的OFDM 信号看作已知数据。
然后，构建一个关于相位差的似然函数，并通过最大化似然函数来求解最佳的相位差估计。
具体做法如下：首先，我们根据已知的OFDM信号模型，得到相位差关于接收信号的概率密度函数。
然后，利用已接收到的OFDM信号，通过最大似然准则构建出似然函数。
接着，通过对似然函数进行优化，得到最佳的相位差估计值。
最后，通过相位差和子载波之间的关系，计算出频偏的估计值。
需要注意的是，频偏估计的准确性受到信噪比、子载波数量、观测窗口长度等因素的影响。
因此，在实际应用中，需要综合考虑这些因素，并进行适当的优化设计。
总结起来，本文基于最大似然算法对OFDM频偏估计进行了研究。
通过构建关于相位差的似然函数，并通过最大化似然函数来求解最佳的相位差估计，从而得到频偏的估计值。
最大似然算法是一种常用的参数估计方法，在OFDM系统中有着广泛的应用前景。
lte系统的频偏估计装置和方法
lte系统的频偏估计装置和方法（实用版3篇）篇1 目录1.LTE 系统概述2.频偏估计在 LTE 系统中的重要性3.LTE 系统中的频偏估计装置和方法4.频偏估计的实际应用和优化5.未来发展趋势和挑战篇1正文1.LTE 系统概述LTE（Long Term Evolution）系统，即长期演进系统，是第四代移动通信技术（4G）的主要标准之一。
LTE 系统主要采用 OFDM（正交频分复用）、SC-FDM（单载波频分复用）和 MIMO（多输入多输出）等关键技术，以提高频谱效率和数据传输速率，同时支持多种带宽（20M、15M、10M、5M、3M 和 1.4M），使频谱分配更加灵活。
LTE 系统还采用扁平化系统架构，减少了网络节点和系统复杂度，从而减小了系统延时。
2.频偏估计在 LTE 系统中的重要性在 LTE 系统中，频偏估计是一个关键技术环节。
由于无线信道的不稳定性和多径效应等因素，信号在传输过程中会出现频偏现象，即载波频率与实际频率之间存在偏差。
频偏估计的目的是准确地估计这个偏差，以便在接收端进行载波同步和信号解调。
如果频偏估计不准确，会导致信号解调错误，进而降低系统性能。
3.LTE 系统中的频偏估计装置和方法LTE 系统中的频偏估计装置主要包括以下几种：（1）基于单载波频域均衡系统的频偏估计：该方法通过搜索到的相关峰来完成频偏估计。
假设载波频偏为 f，每帧有 n 个符号，每个符号的周期为 t。
设当前帧的主相关峰为 p(n)，前一帧的主相关峰为 p(n1)，则两个主峰的相位差满足：式中：，表示相位差；arctan，表示取反正切角；，p 表示取，p，的共轭值。
载波的频偏为：式中：re[] 表示取复数的实部；im[] 表示取复数的虚部。
由于相偏相对较小，实际设计中可以只使用虚部完成计算，以降低复杂度。
设计帧长度为 2,048 位，故采样频率为 10MHz。
（2）基于 Cell RS 的频偏估计：在 LTE 系统中，Cell RS（Reference Signal，参考信号）用于协助终端设备进行小区搜索和定时，同时也可以用于频偏估计。
ofdm同步跟踪阶段的频偏估计算法
ofdm同步跟踪阶段的频偏估计算法OFDM（正交频分复用）同步跟踪阶段的频偏估计算法是用于估计发射信号和接收信号之间的频率偏移。
频偏是由传输链路中的时钟不匹配或信道不稳定引起的，如果不加以补偿，将导致接收信号的严重失真。
因此，在接收端需要对信号的频偏进行估计和补偿。
下面将介绍几种常见的OFDM同步跟踪阶段的频偏估计算法。
1.基于导频的频偏估计算法：这是一种常见的频偏估计算法，通过接收端接收到的导频信号来进行频偏估计。
导频信号在OFDM符号序列中被插入，并且知识自带的，因此可以用来估计频率偏移。
一种方法是选择导频信号的相位差，然后通过累积相位差来估计频偏。
2.基于循环前缀的频偏估计算法：循环前缀是OFDM符号的一部分，在接收端被用来抵消多径干扰。
由于循环前缀的重复结构，可以通过观察循环前缀的相干性来估计频偏。
一种方法是通过比较循环前缀的信号与其自身之间的相似度，然后通过频域平均化来估计频偏。
3.基于最大似然估计的频偏估计算法：最大似然估计是一种常用的参数估计方法，可以用来估计频偏。
这种方法基于对接收信号的统计特性进行建模，并通过比较接收信号和模型之间的差异来估计频偏参数。
4.基于小信号分析的频偏估计算法：这种方法是通过在接收端引入一个小的幅度调制信号，并利用该信号分析接收信号和调制信号之间的相位差来估计频偏。
5.基于时域自相关的频偏估计算法：这种方法是通过计算接收信号的自相关函数来估计频偏。
自相关函数的峰值位置可以提供频偏的估计。
综上所述，OFDM同步跟踪阶段的频偏估计算法有多种。
每种方法都有其优缺点和适用场景，选择合适的算法取决于具体的应用需求和系统参数。
ofdm载波频偏产生的原理
ofdm载波频偏产生的原理
OFDM（正交频分复用）技术是一种将数据流分成多个较窄的子载波并将它们以并行方式传输的技术。
OFDM载波频偏是由于发送端和接收端之间的时钟不完全同步所导致的。
在OFDM系统中，发送端和接收端都有各自的时钟，并且它们之间的差异会导致子载波的相位偏移。
这意味着接收端可能在它所接收的子载波上观察到不同的频率，即接收端看到的载波频率与发送端的载波频率存在偏差。
OFDM载波频偏的产生原理是如下的：
1. 发送端和接收端的时钟不同步：发送端和接收端拥有各自的时钟，由于时钟信号的稳定性限制，两者之间的时钟可能有微小的差异。
2. 多径传播引起的多普勒效应：当信号从发送端传播到接收端时，被其他物体或介质反射、散射、折射等而引起的信号多径效应，会导致信号频谱发生扩展和频偏。
多径效应可以引起不同频率成分到达接收端的时间不同，从而产生载波频偏。
3. 信道中的频率 selective fading 效应：信道中的频率选择性衰落（fading）效应是指信道对不同频率的成分具有不同传输效果，会导致不同频率成分的衰落比例不同，进而引起频率偏移现象。
这些因素的综合作用会导致OFDM系统中的载波频偏现象。
为了解决这个问题，通常采用载波频偏估计与补偿技术，通过对接收到的OFDM信号的载波频偏进行估计和补偿，使接收端能够正确恢复发送端的数据。
这种方法可以在一定程度上减小或消除载波频偏的影响，提高系统性能。
ofdm抗频偏能力计算
ofdm抗频偏能力计算OFDM（正交频分复用）是一种常见的多载波调制技术，可实现高速数据传输。
在OFDM系统中，频偏会导致符号间的干扰，降低系统的性能。
因此，OFDM系统的抗频偏能力是评估系统性能的重要指标之一OFDM的抗频偏能力可以通过解调器的相干解调能力来度量。
相干解调能力是指在频偏的影响下，解调器能够正确解调和恢复原始数据的能力。
首先，我们来计算OFDM系统中的频偏情况。
假设OFDM系统中使用N个子载波，每个子载波的频率间隔为ΔfHz，总的带宽为BWHz。
那么，系统的最大频偏可以计算为Δf=BW/N。
下面我们来计算OFDM系统的抗频偏能力。
在频偏为Δf的情况下，相邻子载波之间的相位差为2πΔfT，其中T是OFDM符号的时长。
如果该相位差小于一个固定的阈值，解调器就可以正确解调该OFDM符号。
设相位差的阈值为θ rad，则解调器的相干解调能力可以表示为1 - P(θ)，其中P(θ)为相位差大于θ的概率。
根据一般的概率统计，P(θ)可表示为：P(θ)=2*Q(θ/(2πΔfT))其中，Q(x)是标准正态分布函数。
在上述公式中，θ和T是系统相关的参数，分别取决于解调器的容忍程度和OFDM信号的时长。
因此，OFDM系统的抗频偏能力主要由N和BW这两个系统参数决定。
一般来说，当Δf越小，解调器的相干解调能力越高，系统的抗频偏能力越强。
因此，在设计OFDM系统时，可以通过增加子载波数量N或减小带宽BW的方式来提高系统的抗频偏能力。
另外，OFDM系统还可以采用一些额外的技术来进一步提高抗频偏能力。
例如，可以使用导频子载波进行频率和相位校正，或者使用信道估计和均衡算法来补偿频偏引起的符号干扰。
总之，OFDM系统的抗频偏能力是通过解调器的相干解调能力来度量的。
通过调整系统参数和采用额外的校正技术，可以提高系统的抗频偏能力，从而实现更可靠的数据传输。
正交频分复用系统频率偏移估计的研究的开题报告
正交频分复用系统频率偏移估计的研究的开题报告一、研究背景随着无线通信技术的发展，正交频分复用（OFDM）被广泛应用于各种通信系统中。
由于无线信号的传输受到多种干扰因素的影响，OFDM系统中频偏是一个非常重要的问题。
频偏会导致子载波的相位偏移，从而降低通信系统的性能。
因此，需对OFDM信号进行时频偏校正，保证信号的稳定传输。
目前，现有的频偏估计方法主要基于导频和数据，例如基于最小二乘法（LS）、最小均方误差（MMSE）、极大似然估计（MLE）等方法。
但随着信号传输频宽的增大，信道变得更加复杂，这些方法逐渐趋于复杂，计算量增大。
因此，需要寻找一种更加高效的频偏估计方法。
二、研究目的本研究旨在提出一种高效的OFDM系统频率偏移估计方法。
该方法能够在保证信号传输质量的前提下，减少频偏估计的计算量，提高频偏估计的准确性。
具体研究目标如下：1. 综合现有的频偏估计方法，针对OFDM系统中存在的频率偏移问题，提出一种高效的频偏估计方法。
2. 根据提出的方法设计相应的算法，在不降低信号传输质量的前提下，尽量减少频偏估计的计算量，并提高频偏估计的准确性。
3. 对提出的频偏估计方法进行模拟仿真，评估其在不同信噪比情况下的性能表现，并与现有的方案进行对比分析。
三、预期研究成果1. 提出一种高效的OFDM系统频率偏移估计算法。
2. 设计相应的数学模型，描述提出的算法。
3. 基于Matlab对提出的频偏估计算法进行模拟仿真，并与现有的方案进行对比分析。
4. 提出改进方案，进一步提高基于OFDM系统的频偏估计方法的性能表现。
四、研究方法和技术路线本研究采用现有的频偏估计方法为基础，探索一种新的、高效的OFDM系统频偏估计方法。
具体的研究方法和技术路线如下：1. 研究现有的频偏估计方法，分析各种方法的优缺点。
2. 综合现有方法，针对OFDM系统中存在的频率偏移问题，提出一种更加高效的频偏估计方法。
3. 基于提出的频偏估计方法，设计相应的算法，并建立相应的数学模型。
正交频分复用系统中载波频偏的估计
正交频分复用系统中载波频偏的估计周雪荣;薛香艳;叶凡;任俊彦【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2017(053)004【摘要】According to the situation that non-ideal factors of analog front-end in wideband Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing(OFDM)system exit at the same time, this paper presents an estimation algorithm of Carrier Frequency Offset (CFO)with presence of I/Q mismatch(I/Q-M). The scheme utilizes 3 consecutive preambles and processes them at frequency domain to acquire 2 different estimation algorithms and the carrier frequency offset is divided into two scopes using different algorithms respectively on the basis of I/Q mismatch degree and noise. Simulation results show that the proposed scheme is able to estimate the offset accurately to both Frequency Independent(F-I)and Frequency Dependent(F-D)I/Q mismatch.%针对正交频分复用系统中非理想前端因素同时存在的情况,提出一种在I/Q失配存在的条件下载波频偏的估计算法.该算法利用三个连续的前导符在频域推导出两种不同估计算法,根据噪声及I/Q失配程度将载波频偏划分为两区间分别选用不同算法进行估计.仿真结果表明,该算法在频率相关和频率无关I/Q失配条件下均能有效地准确估计载波频偏.【总页数】5页(P118-122)【作者】周雪荣;薛香艳;叶凡;任俊彦【作者单位】复旦大学专用集成电路国家重点实验室,上海 201203;复旦大学专用集成电路国家重点实验室,上海 201203;复旦大学专用集成电路国家重点实验室,上海 201203;复旦大学专用集成电路国家重点实验室,上海 201203;复旦大学微纳电子创新平台,上海 201203【正文语种】中文【中图分类】TP393【相关文献】1.一种相关编码正交频分复用系统的载波频偏估计算法 [J], 陈志刚;张太镒;刘海员2.正交频分复用系统中的频偏估计 [J], 金博;董亚萍3.正交频分复用系统中的载波频偏估计方案 [J], 林婧;叶凡;任俊彦4.宽带系统中载波频偏与采样频偏的联合估计 [J], 王小龙;井冰;黄佳森;叶凡;任俊彦5.正交频分复用系统中采用离散导频的频偏估计方法 [J], 李明齐;张文军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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２ ０ 年４ ０ ７ 月
信道 冲击 响应 ，那 么ＩＩ Ｓ 就可 以避免 。
ＯＤ Ｆ Ｍ符号 在 频域 内都插 入 了大 量 的被 提 升 了功
率 的导频 信号 ，其 中连 续 导频在 每个 符号 内的位
２ 频 率 同步算 法
由Ｊｎ Ｊｐ 提 出 的最 大 似 然估 计 （ ）算 法 ａ—ａｐ ＭＬ
的严重下 降 。因此 ，在Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ系统 中， 频率 偏移 估
计 的准确 性至关 重要 。
ｌ ＯＤ Ｆ Ｍ系统及 其 同步 要 求
ＯＤ Ｆ Ｍ系统 能 有 效 地对 抗 信 道 多径 衰 落 ：它
通过 将 串行数 据流 调制 到并 行 的子载 波 上 ，可在 很大 程度 上提 高带 宽利 用率 ；而在 传 输 的数 据 流
载波 上 ，然后 经过ＩＦ Ｄ Ｔ使每 个符 号 的后Ｌ个 抽样
被复 制 到符号 前 端 以形 成循 环前 缀 闭 ，再经 过信 道传 输 ，并在 接 收端 除去循 环前 缀 ，接着 将 接 收 到 的 符 号 经 过 Ｄ Ｔ变 换 ，这 样 就 能恢 复 传 输 信 Ｆ 号 。在 信 道 上传 输 的信 号 可能 会 受 到 噪声 干 扰 ． 这是 因为 接 收端 和 发 送 端 的频 率 不 匹配 ，此外 ，
多普 勒频 移也会 产 生频率 偏 移 。如不 考虑 信 道衰
落 的影 响 ，接 收 符 号 和 发 送 符 号 之 间 的 关 系 如
下：
码字 中插入 循环 前缀 （Ｐ ，则能 够有效 地 消除码 ｃ）
间干扰 和载 波间 干扰 。图 １ 示是 Ｏ Ｄ 所 Ｆ Ｍ系统 的 简
收稿 日期 ： ０ ６ ０ — ４ ２０—９０
ｒ （ Ｏ ｊ ＋ （） 砂 （一）２ ｗｋ ｅ￣Ｎ
（） ２
式 中 ， 表 示未 知 的符 号到 达 时间偏 移 ， 是 未 知 的载 波频 率 偏 移 。如果 循 环 前缀 长 度￡ 于 大
Ｃ ｉ Ｅ Ｄ ｎｔ ２０ ． 电 手 元 器 件 焘 用 ５ ｈｎ Ｃ ．ｅ ａ ０ ７４ ９
．
维普资讯
第９ 卷
第４ 期
电 手元 器 件 主 用
Ｅ ｅ ｔ ｎ ｃＣ ｍｐ ｎ ｎ ＆ Ｄｅ ｉｅＡｐ ｌ ａｉ ｎ ｌ ｃｒ ｉ ｏ ｏ ｅ ｔ ｏ ｖｃ ｐ ｉ ｔ ｓ ｃ ｏ
Ｖ０ ． ． １ Ｎｏ４ ９ Ａｐ ．２ ０ ｒ ０７
置 不 变 。 由于 时域 同步 部分对 每 个符 号都 进行 了
粗 频 率偏 移校 正 ，因此 ，当前后 两个 符号 导 频数 据 相 关 时 ，在 正 确 的导频 点 将 得 到较 大 的功率 。 由于前 后符 号 的数据 点 不相关 ，它们 的相 关值 则 近似 为零 。故 可将 连续 的两个 符 号共 扼相 乘 ，然 后 将 导频功 率 累加 ：
论 的移 动 相 关算 法和 线性 最 小平 方估 计 法给 出 了估 计Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ系统 频率 偏差 的基 本 方 法 ．并给
出了仿 真结 果。
关 键词 ：正 交频分 复用 （Ｆ Ｍ ；整 数倍 频 率偏移 ；分数 倍频 率偏 移 ；移 动相 关 ＯＤ ）
０ 引 言
正 交频 分 复用 （ ｒ ｏ ｏ ａ Ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｉｉｏ Ｏ ｔ ｇｎ ｌ ｒｑ ｅ ｃ ｖｓ ｎ ｈ Ｄ ｉ
性 ，从 而产 生载 波 间干扰 （Ｃ）以造 成 系统性 能 ＩＩ
ｓ＝ ｔ （ ２ｄ） ．ｅ ） （ｍ
为第 ｎ 载波上 的复 数信 号 。 个
（ １ ）
式 中 ， ＝ 。以 为第 ｎ 载 波频 率 ，ｄ ｔ ＋ 个 ｏ（ ） 该 技 术 首 先 对 输 入 信 号 流 进 行 调 制 （ 如 例 Ｐ Ｋ Ａ ，以将 数据 流通 过Ｉ Ｆ 调 制到Ｎ个 子 Ｓ 或Ｑ Ｍ） ＤＴ
维普资讯
第９ 卷
２ ７第４ ０ 年月 ０ ４期
撬恭癣
Ｖ１ Ｎ． ｏ ｏ ． ４ ９
Ａｐ ．２ ０ ｒ ０７正交频分复用系Fra bibliotek中的频偏估计
金博 ，董 亚 萍
（ 西安 电子科 技 大 学， 陕 西
西安 ７０ ７１ １０ １
摘 要 ：频 率 同步 是 影 响 正 交 频 分 复 用 系统 （ Ｆ Ｍ Ｏ Ｄ ）性 能 的一 个 重要 的 问 题 。 文 中针 对 ＯＤ Ｆ Ｍ系统频 域 中的整数 倍 频率 偏移 和 小数 倍 频 率偏 移 问题 ，采 用基 于频 域 最 大似 然估 计理
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Ｍｕｔ ｌｘ ｇ Ｏ Ｄ ｌｐｅｉ ， Ｆ Ｍ）具有 高 速传 输数 据 、高效 的 ｉ ｎ 频 谱 利 用率 和抗 多 径 的能 力 。最近 几 年 ，Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ 技 术 已 经成 功 地 应 用 在 移 动 以及 固定 数 据 传 输 中 ，例 如非 对 称数 字 用户 线 路 （ ｙ ｍｅ ｃ ｉｉ Ａｓｍ ｔ ｇ． ｉ ｒ Ｄ
式：
ＬＮ Ａ ）等 。 目前 ，Ｏ ＤＭ已被 视 为 第 四代 移动 通 Ｆ 信最 具竞 争力 的传输技 术 。 由于Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ在 频 域把 信 道 分成 许 多 正 交 子信 道 ，各子 信道 的载 波 间保持 正交 ，且 频谱 相互 重 叠 ，这样 就减小 了子信道 间 的干扰 ，提 高 了频 谱 利 用率 【 １ １ 以 ，Ｏ ＤＭ系 统 对频 率 偏 移 非常 敏 。所 Ｆ 感 ，很 小 的频率 偏 移都 可能破 坏 子载 波 间 的正交
墼
单结构 。
Ｈ
图 １ ＯＦ ＤＭ 系 统 结 构 框 图
ｔ ｕ ｓｒ ｅ ｉｅ ＡＤ Ｌ ａ ＳｂｃｂｒＬｎ ， ｌ ｉ Ｓ ）、 数 字 视 频 广 播
（ ＶＢ Ｔ Ｄ Ｂ Ｈ ，以 及 无 线 局 域 网 （ ｒｌｓ Ｄ —和 Ｖ —） Ｗｉ ｅｓ ｅ
ＯＤ Ｆ Ｍ多载 波信 号ｓ（ ｔ ）可写 为 如 下 的复 数形