下行ofdm系统中同步技术的研究

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1、申请上海交通大学工学硕士学位论文下行OFDM系统中的同步技术研究专业:通信与信息系统研究方向:宽带无线通信导师:罗汉文硕士生:张霆蔚上海交通大学二OO八年一月国家自然科学基金资助项目（60572157）ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHESonSYNCHRONIZATIONinDOWN-LINKOFDMSYSTEMAuthor:ZhangTingweiSpecialty:CommunicationandInfor

2、mationSystemAdvisor:Prof.LouHanwenSchoolofElectronics,InformationandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJanuary,2008下行OFDM系统中的同步技术研究摘要目前，OFDM（正交频分复用）技术在无线通信领域中得到广泛应用，这主要是由于OFDM技术具有频谱利用率高，数据传输速率高，有效对抗多径干扰和窄带干扰等诸多优势。但是OFDM系统对于包括符号定时偏差和频率偏差在内的同步

3、偏差非常敏感。同步偏差可能对接收信号产生数据相移、数据幅度衰减、数据循环移位、符号间干扰和信道间干扰等不利影响，所以同步技术是OFDM系统能否正常工作的关键因素。由于OFDM在上行链路的峰均比问题难以解决，目前OFDM更多用于下行链路中。因此，深入研究下行OFDM系统中的同步问题具有重要意义。本文在研究多种同步训练符号的基础上，提出了一种由2个OFDM符号级联生成的OFDM同步训练符号，这2个OFDM符号，一个为非正则符号，一个为正则符号。相比现有的一些同步训练符号结构，该训练符号需要较少的OFDM符号，所以有数据开销低的优点。由于

4、两个OFDM符号的非对称性，该训练符号可以被运用于定时同步和频率同步方案中，提高同步估计的性能并减小计算复杂度。对定时同步研究方向，本文提出一种“双符号联合判决法”的定时同步方法。这种方法利用本文提出的同步训练符号，结合传统的定时同步方法，使用多个相关峰合并之后，生成的峰值位置来估计定时偏差。在对每个采样点仅需9次复乘的复杂度的情况下，对各种信噪比条件下I都有较好的同步性能。在研究频率同步时，本文提出了一种频率同步方法：“余数定理法”。该算法为了能在较低的计算复杂度下，解决中等范围的频偏估计问题，利用本文提出的同步训练符号延时自相关

5、产生的相关值的相角，经合并后，获得两个初始频偏估计值，再结合数论知识，进行组合估计频偏。通过计算机仿真验证，当本方案选取合适的参数时，可以得到较大的频偏估计范围，其计算复杂度低于传统算法，但可以获得更优的频偏估计最小均方误差性能。综合本文的同步训练符号，“双符号联合判决法”以及“余数定理法”的研究成果，本文提出了一种OFDM系统同步方案。该方案是包括同步训练符号生成、粗定时同步、小数频偏估计、整数频偏估计和细定时同步在内的完整方案。具有计算复杂度较低，且估计错误率较低的优点，在OFDM系统中具有较高的应用价值。同步技术是数字移动通信

6、系统中的关键技术之一，有许多重要的研究方向，本文主要对其中定时同步和频率同步问题做了一定的研究。而在MIMO-OFDM（多输入多输出正交频分复用）系统中的同步，多小区、多用户情况下的同步等方向上还有很多问题值得进一步研究，以解决MIMO-OFDM系统和上行OFDM系统的同步问题。关键词：正交频分复用，时间偏差，频率偏差，同步IIRESEARCHESONSYNCHRONIZATIONINDOWN-LINKOFDMSYSTEMABSTRACTOrthogonalfrequencydivisionmultiplexing(OFDM)has

7、beenwidelyusedonmoreandmoreaspectsinwirelesscommunicationnow,becauseOFDMhasalotofadvantagesincludingeffectiveagainstmultipathinterference，narrowbandinterference,spectrumefficiencyandhigherdatatransmissionrates.However，OFDMisverysensitivetosynchronizationerrorswhichincl

8、udetimingoffsetandfrequencyoffset.Synchronizationerrorswillintroducesomeundesirableeffectstothesystem,suchasphaseshif