OFDM系统中的定时和频率同步

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1、２００７年１２月西安电子科技大学学报（自然科学版）Ｄｅｃ．２００７第３４卷第６期犑犗犝犚犖犃犔犗犉犡犐犇犐犃犖犝犖犐犞犈犚犛犐犜犢Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．６犗犉犇犕系统中的定时和频率同步郭漪，刘刚，葛建华，张武军（西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室，陕西西安７１００７１）摘要：设计了一种新的训练符号并提出基于该训练符号的一种时频同步方案．利用该训练符号在时域的共轭对称性，对接收训练序列进行移动相关来完成定时同步；利用训练符号在频域良好的自相关性估计整数倍频偏，结合最大似然算法估计小数倍频

2、偏以完成频率同步．理论分析与仿真结果表明，与传统算法相比，所提方案的定时偏移估计精度更高、频率偏移估计范围更大．关键词：正交频分复用；训练符号；定时同步；频率同步中图分类号：ＴＮ９１３文献标识码：Ａ文章编号：１００１２４００（２００７）０６０９０６０５犜犻犿犲犪狀犱犳狉犲狇狌犲狀犮狔狊狔狀犮犺狉狅狀犻狕犪狋犻狅狀犳狅狉犗犉犇犕狊狔狊狋犲犿狊犌犝犗犢犻，犔犐犝犌犪狀犵，犌犈犑犻犪狀犺狌犪，犣犎犃犖犌犠狌犼狌狀（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．ｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅＮｅｔｗｏｒｋｓ，Ｘｉ

3、ｄｉａｎＵｎｉｖ．，Ｘｉ′ａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｎｅｗｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｍｂｏｌｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄａｎｏｖｅｌｔｉｍｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｆｏｒｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｔｉｍｉｎｇｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｉｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｉｃｃｏｎｊｕｇａｔｅｏｆｔｈｅｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｍ

4、ｂｏｌｉｎｔｈｅｔｉｍｅｄｏｍａｉｎａｎｄｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｉｓｆｉｎｉｓｈｅｄｂｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｇｏｏｄａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｍｂｏｌｉｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｃｈｅｍｅｇｉｖｅｓｖｅｒｙａｃｃｕｒａｔｅｅｓｔｉｍａｔｅｓｏｆｓｙｍｂｏｌｔｉｍｉｎｇａｎｄｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｖｅｒｙｗｉｄｅｒａｎ

5、ｇｅｏｆａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔ，ｏｕｔｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇｏｔｈｅｒａｖａｉｌａｂｌｅｍｅｔｈｏｄｓ．犓犲狔犠狅狉犱狊：ＯＦＤＭ；ｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｍｂｏｌ；ｔｉｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ正交频分复用（ＯＦＤＭ）是一种高效的调制方式，它具有抗多径能力强、频谱利用率高等优点，因此被广泛地应用在宽带数字通信领域．ＯＦＤＭ的主要问题之一是它对同步误差非常敏感，微小的同步误差都可能［１］引起码间

6、干扰（ＩＳＩ）和载波间干扰（ＩＣＩ），从而极大地损害系统性能，因此ＯＦＤＭ接收机的一项重要任务就是完成各种同步，包括时间同步和频率同步．［２］在训练符号辅助的同步方法中，最具代表性的是Ｓｃｈｍｉｄｌ方法，它采用两段相同的训练符号完成时频同步，由于ＯＦＤＭ循环前缀的影响，这一方案的定时估计误差较大．针对这一问题，Ｍｉｎｎ设计了一种训练符［３，４］［５］号，在一定程度上提高了定时偏移估计的精度；此外Ｐａｒｋ提出了一种４段共轭对称的训练符号，使得符号定时偏移估计精度得到进一步的提高，但是它在距离正确位置±犖

7、／４（犖为ＯＦＤＭ符号长度）采样点处具有较大的旁瓣，严重影响了系统的定时偏移估计性能．另一方面，由于数据间隔的限制，上述３种方案的频率偏移估计范围均较小．针对以上问题，笔者从提高符号定时偏移估计精度，增大频率偏移估计范围的角［２～５］度，采用时频联合设计，提出一种新的训练符号和相应的定时和频率同步方案，与已有方案相比，该方案不仅具有更好的定时和频率偏移估计性能，而且频偏估计范围非常大．１系统概述考虑一个子载波数目为犖，循环前缀长度为犖的ＯＦＤＭ传输系统，发射端发送ＯＦＤＭ符号的复基带犵收稿日期：２００

8、７０６０１基金项目：“８６３”计划课题资助（２００６ＡＡ０１Ｚ７０）；国家自然科学基金资助（６０３３２０３０）作者简介：郭漪（１９７７），女，西安电子科技大学博士研究生．第６期郭漪等：ＯＦＤＭ系统中的定时和频率同步９０７［６，７］采样数据可表示为犖－１１狓狀＝１／２·∑犡犽·ｅｘｐ（ｊ２π犽狀／犖），－犖犵≤狀≤犖－１，（１）犖犽＝０式中犡为第犽个子载波上的调制数据．假设系统收发两端采样钟完全同步仅存在定时和频率偏移，则接收犽端收到的复基带信号为犔