面向海上无线通信的OFDM同步技术

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1、＿ｍ碩士学位论文Ｉ＿？面向海上无线通信的ＯＦＤＭ同步技术作者姓名杨涛指导教师姓名、职称宫丰奎教授申请学位类别工学硕士ｉ西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果中所罗列的内容以外；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研宄所做的任

2、何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一切法律责任学位论文若有不实之处，本人承担。２〇－本人签名（ｙ：构满日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文、，借阅论文，的复印件允许查阅；学校可以公布论文的全部或部分内容允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研宂成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大

3、学。本人签名：导师签名：．抱Ｍ＿１〇！１＾－＾１＾日期：日期：学校代码10701学号1501120050分类号TN92密级公开西安电子科技大学硕士学位论文面向海上无线通信的OFDM同步技术作者姓名：杨涛一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：宫丰奎教授学院：通信工程学院提交日期：2018年6月OFDMSynchronizationTechnologyforMaritimeWirelessCommunicationsAthesissubmittedtoXID

4、IANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinCommunicationsandInformationSystemsByYangTaoSupervisor:GongFengKuiTitle:ProfessorJune2018摘要摘要正交频分复用（OrthogonalFrequency-DivisionMultiplexing，OFDM）技术因其具有高自由度、高频谱利用率、强抗多径衰落能力等诸多优点而在多种通信领域中扮演着越来越重要的角

5、色。而随着“一带一路”战略的顺利实施，基于OFDM的海上无线通信技术越来越受到社会的广泛关注。但是，一方面目前国内外还没有针对海上传输环境提出一套完整的信道建模标准，OFDM技术在海上信道中的性能表现尚不明确。另一方面，在海上多径信道中，数据到达接收端的时间不同，导致接收端难以估计出每一帧的正确起始位置，从而造成定时估计出现偏差。同时，船体间的相对运动以及收发晶振的不匹配都会引起频率偏差。因此，为保证在接收端能正确进行数据解调，必须要对定时偏差和频率偏差进行估计和补偿。本文在建立海上无线信道模型基础上，重点对OFDM系统中定时同步

6、和频率同步技术进行深入研究，主要包括：1）在小尺度物理光学（PhysicalOptics，PO）模型的基础上，首次考虑了海浪高度对接收信号的影响以及船体之间相对运动引起的多普勒效应，提出适用于海上无线通信的动态多径信道模型。提出的模型相较于PO模型，更加全面、真实地反映了海上实际通信信道特性。2）针对海上信道下的定时同步问题，在分析经典定时偏差估计算法在海上信道环境中性能表现的基础上，提出了一种基于恒包络零自相关（ConstantAmplitudeZeroAutoCorrelation，CAZAC）序列的改进训练序列结构。该序列结

7、构着重解决了原算法在系统中存在频偏且频偏值整数部分为奇数时定时不准确的问题。仿真结果表明，无论系统中是否存在频偏，所提算法相较于原算法都能准确找到定时位置。3）针对海上信道下的频偏估计问题，在分析经典频偏估计算法在海上信道环境中性能表现的基础上，提出了一种基于子载波间干扰（InterCarrierInterference，ICI）自抵消技术的频偏估计算法。该算法在Moose算法基础上通过重新设计导频序列并在接收端引入自抵消技术，降低了ICI对接收信号的影响，从而提高频偏估计精度。仿真结果表明，在海上动态多径信道模型中，所提算法相较

8、于Moose算法，性能提升约为3dB。4）面向海上无线通信环境针对OFDM系统物理层接收机同步模块整体方案完成FPGA实现。并针对帧同步模块提出了一种降低硬件实现复杂度的方案。该方案通过重新定义判决函数，使得每一次的复数乘法运算都可以省去两次加法运