l-dacs1系统的ofdm时频同步技术研究

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1、L-DACS1系统的OFDM时频同步技术研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：邓斌指导教师：葛利嘉教授副导师：曾孝平教授专业：通信与信息系统学科门类：工学重庆大学通信工程学院二O一五年四月ResearchonTimingandFrequencySynchronizationforOFDMinL-DACS1AThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeof

2、EngineeringByDengBinSupervisedbyProf.GeLijiaAssistantSupervisedbyProf.ZengXiaopingSpecialty:CommunicationandInformationSystemCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2015中文摘要摘要随着航空通信数据传输业务的日益增长，现有的通信系统将无法满足未来高速率、高宽带的要求

3、，因此EUROCONTROL提出了L-DACS1，并将其作为未来航空通信的备选方案。L-DACS1系统采用OFDM技术，其频谱利用率较高，抗多径性能较好，因此被广泛关注。然而，基于OFDM技术的通信系统对符号定时偏差和频偏非常敏感，这些偏差可能会引入符号之间干扰和子载波之间干扰，从而导致系统的整体性能急剧下降。加上L-DACS1系统机载站点与地面站点之间相对速度较快，产生的多普勒频移较大，信道及干扰等较为复杂，因此，研究可靠的符号定时算法和频率同步算法实现准确的时频同步，有较为重要的学术意义及实用意

4、义。本文主要包含以下几部分内容：1、介绍了民航通信发展，对无线信道和L-DACS1系统做了简要介绍。接着通过理论推导和计算机仿真相结合的方式，详细分析了符号定时偏差、频率偏差和采样偏差对系统产生的影响，并给出了相关的仿真图，以进一步说明准确的符号定时和频率同步对L-DACS1系统的重要性。2、对OFDM系统的几种符号定时算法进行了研究，通过理论分析与计算机仿真相结合的方式，分析了各种算法的优缺点及应用场景等。接着针对L-DACS1系统同步序列的特殊结构和同步场景，提出了一种基于SC算法的改进算法。通

5、过对原算法滑动窗和归一化函数进行改进，解决了原有算法的定时模糊性问题，使得定时精度更高，能适用于L-DACS1系统的符号定时同步，并通过理论分析与仿真相结合的方式进行了验证。3、对一些基于时域和基于频域的频率同步算法进行了研究，通过理论分析和计算机仿真，研究对比了各算法的频偏估计范围、估计精度。在此基础上，结合L-DACS1系统的同步序列结构，找出了一种能够较好地适用于L-DACS1系统频率同步的方法。4、提出了一套适用于L-DACS1系统的时频同步方案。首先，采用改进的SC算法来实现粗符号定时同步

6、，接着实现小数部分频率偏移同步，然后实现整数倍频率偏移同步，最后通过本地相关法实现符号定时的细同步。通过理论分析和MATLAB仿真，验证了该同步方案的同步性能基本达到系统的要求，能够适用于L-DACS1系统的时频同步。关键词：L-DACS1，符号定时，频率同步，OFDMI英文摘要ABSTRACTSincethedemandofaeronauticaldatacommunicationisgrowingsofastthatexistingcommunicationsystemscan’tsupport

7、suchahighspeed、broadbandcommunication，sotheEUROCONTROLproposestheL-DACS1asanoptiontosupportthefutureaeronauticalcommunication.L-DACS1isbasedonOFDMtechnology,soitcanimprovesthespectrumutilizationandreducemultipathinterference,andit’swidelyresearched.How

8、ever,therearewell-knownshortcomingsofOFDMtechnology:it’sverysensitivetotimingoffsetandfrequencyoffset,whichmaycauseISIandICI,leadtoasharpdeclineinoverallsystemperformance.What’smore,sincethehighrelativespeedbetweenaircraftstationsandgro