ofdm系统时间频率同步技术研究

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1、巾山大学硕士学位论文中研究4G技术，目的是提高蜂窝电话和其他无线移动装置上网的速率。日本的DOCOMO移动通信公司也已经在日本进行4G的研究，日本希望通过自己的先一步研究成为4G的领头羊。瑞典的爱立信公司已经着手研制4G，其研究机构负责人表示，4G技术不仅可以将上网速度提高到接近3G上网速度的50倍，而且到时人们将能实现三维图像的高质量传输。我国为改变通信产业发展处于被动跟踪的局面，继我国3G研究开发取得巨大进展之后，国家863计划于2001年底制定并启动了未来移动于无线通信发展的FuTURE计划，全称是FutureTecllIlologyforUniversalRadi

2、oEnvironment，即面向未来的通用无线环境技术，该技术研究内容包括了蜂窝系统、局域网短程接入系统和蓝牙技术等；其目的是在4G移动通信发展初期即着手开展相关的研究与丌发，与国际上同步发展，获取具有自主知识产权的核心技术专利，对新一代无线与移动通信知识产权和体制标准拥有自己的话语权，同时为国家培养一支有一定规模的具有国际竞争力的超前研发团队，为实现我国未来无线通信产业的跨越式发展创造条件。4G的通信设备“智能化”程度很高，移动通信面向个人，以及正反馈良好循环发展的特征，决定了它的市场前景非常广阔。移动通信与互联网的结合，给移动通信与互联网的发展都将注入非常大的活力。随

3、着互联网高速发展，第四代移动通信系统将会得到更快的发展。4G主要是以OmM技术为核心，0FDM技术具有频谱利用率高和抗频率选择性衰落和窄带干扰的优点。而移动通信信道的突出特点之一就是信道存在多径时延扩展，它限制了数据速率的提高，因为如果数据速率高于信道的相干带宽，信号将严重失真，信号传输质量大幅度下降，必须采取复杂的均衡来消除符号问干扰的影响。对一定的时延扩展，数据速率越高，需要的均衡级数越多，要求的处理速度和复杂性代价就越大，以至于难以实现。多径传播的另一方面是它提供了多个独立衰落的信号。所以OFDM技术在现代通信中占有越来越重要的地位【3‘51，是新一代移动通信的首选

4、技术，并已成功应用到数字音频广播(DVB，DigitalVideoBroadcasting)【6l。但是，在移动通信的应用中，OFDM系统对定时偏差和频率偏差非常敏感。由于发射机与接收机的晶振误差以及相对运动所引起的多普勒效应，造成了发射端和接收端之间的频偏，该频率偏移会破坏0FDM子载波间的『F交性，从而引oFDM系统同步技术研究起解调信号的性能降低i71。同时定时误差的存在也会使接收子载波的正交性遭到破坏。所以在OFDM系统中时间和频率同步是OFDM系统设计的关键。1．2OFDM同步技术的研究现状目前已经有很多文献针对OFDM同步技术提出了各种算法研究【8．16】11

5、9‘21】，这些算法可以归纳为数据辅助与非数据辅助算法两大类。这些算法主要是针对有线信道提出来的，其性能也已经在某些实际系统中得到了验证。但是对于通信条件比较恶劣的无线通信环境，这些算法的性能会不够好。因此，研究适合无线通信信道中OFDM的同步算法，对于OFDM技术实用化有非常重要的意义。OFDM系统的同步技术包括时间同步和频率同步。OFDM时间同步目的是确定0FI)M符号丌始位置，以进行快速傅立叶变换(FFT，FastFourierTransform)操作，对数据进行调制。频率同步目的则是为了解决发射机和接收机之间由载波频率偏移而产生的信号幅度衰减和子载波信道间干扰的问

6、题。到目前为止，已有大量文献对OFDM系统的同步技术进行研究。文献【7．9】分析了时间偏移和频率偏移对OFDM系统性能影响。研究结果表明，OFDM系统需要准确的时间同步和精确的频率同步。时间同步只要落在循环前缀内(CP，CyclicPrefⅨ)不受信道时延的扩展影响区域即可，此时不会对OFI)M系统性能产生太大的影响。存在循环前缀的多载波系统对时间同步精度要求不是很高，时间同步落在一定区域(这个区域包含多个抽样间隔)即可满足系统对同步要求。时间同步完成后需进行频率同步，否则存在频率偏移时对接收信号进行FFr操作，对数据进行解调OFDM系统性能下降会很明显。0FDM系统对频

7、率偏移非常敏感，所以时间同步和频率同步都是OFDM系统必须解决的问题。OFDM同步方法可以分为数据辅助的同步方法和非数据辅助的同步方法。数据辅助同步方法需训练序列，因而降低了数据传输的效率，但这类方法有估计精度高的优点，而且其计算复杂度比较低。在数据辅助的同步方法中，较早的一篇是Classen和Mevr提出的，文中利用散布在OFDM符号中的导频进行频率粗同步和频率精同步，粗同步是在一定范围内进行盲搜索，计算量很大【10】。后来Schmidl对此方法进行了改进，Schmidl利用的是两个OFDM符号作训练序列迸巾山大学硕士学位论