ofdm系统中基于循环前缀和导频同步算法

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1、http://www.paper.edu.cnOFDM系统中基于循环前缀和导频同步算法12雷萍，黄景生1北京邮电大学电信工程学院北京（100876）2北京邮电大学电信工程学院北京（100876）E-mail：leijuaner@gmail.com摘要：本论文展示了OFDM系统中的导频同步的应用,该同步算法运用了循环前缀的冗余技术,导频同步可以用于跟踪模式.通过将导冗余息包含在导航符号里.该同步算法将比没有加入该信息的同步算法更为精确.关键字：正交频分复用技术(OFDM),导频同步,循环前缀1.引言OFDM的

2、英文全称为OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，中文含义为正交频分复用技术。这种技术是HPA联盟（HomePlugPowerlineAlliance）工业规范的基础，它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。其实，OFDM并不是如今发展起来的新技术，OFDM技术的应用已有近40年的历史，主要用于军

3、用的无线高频通信系统。但是，一个OFDM系统的结构非常复杂，从而限制了其进一步推广。直到上世纪70年代，人们采用离散傅立叶变换来实现多个载波的调制，简化了系统结构，使得OFDM技术更趋于实用化。80年代，人们研究如何将OFDM技术应用于高速MODEM。进入90年代以来，OFDM技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输。目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频、视频领域和民用通信系统，主要的应用包括：非对称的数字用户环路（ADSL）、ETSI标准的数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、高清晰

4、度电视（HDTV）、无线局域网（WLAN）等。OFDM技术主要有以下优点：1)把高速率的数据流通过串并变换，每个子载波的数据符号持续长度相对增加从而有效的减少了由于无线信道的时间弥散所带来的的ISI，减少了接收机内均衡的复杂度，有时[2]甚至可以不采用均衡器，而仅仅通过采用插入循环前缀的方法消除ISI的不利影响。2)传统的频分多路传输方法是将频带分为若干个不相交的子频带来并行传输数据流，各个子信道之间要保留足够的保护频带。而OFDM系统由于各个子载波之间存在正交性，允许子信道的频谱相互重叠，因此与常规的频分

5、复用系统相比，OFDM系统可以最大限度[4]地利用频谱资源。当子载波的个数很大时，系统的频谱利用率趋于２BOUD／HS。3)各个子信道的正交调制和解调可以通过采用离散的傅立叶反变换（IFFT）和离散傅立叶变换（FFT）来实现。而随着大规模集成电路和ＤＳＰ的发展，快速傅立叶低变换和反变换都是非常容易实现的。4)无线数据业务一般存在非对称性，即下行链路的数据传输量要大于上行链路中的数据传输量，这就要求物理层支持非对称高速率数据传输，OFDM系统可以通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行中不同的传输速率。5)O

6、FDM易于和其他多种接入方法结合使用，构成OFDM系统，其中包括多载波码分-1-http://www.paper.edu.cn[5]多址MC-CDMA，跳频OFDM以及OFDM-TDMA等等，使得多个用户可以同时利用OFDM技术来进行信息的传输。但是OFDM系统由于存在多个正交的子载波，而且其输出的信号是多个自信道的叠加，因此与单载波系统相比，存在如下的缺点：1)易受频率偏差的影响。由于子信道的频谱相互覆盖，这样就对他们之间的正交性提出了严格的要求．由于无线信道的时变性，在传输过程中出现的无线信号频谱偏移或

7、者发射机与接收机本地振荡器之间存在的频率偏差，都会使OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏，导致了子信道之间的干扰，（ICIinter-channelinterference），这种频率偏差的敏感性是OFDM系统的主要缺点之一。2)存在较高的峰值平均功率比。多载波系统的输出是多个子信道信号的叠加，因此如果多个信号的相位一致时，所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的平均功率，导致较大的峰值平均功率比（PAPRpeak-to-averagepowerratio）．这就对发射机内放大器的线性度提出了很高的要

8、求，因此可能带来信号畸变，使信号的频谱发生变化，从，而导致各个子信道间的正交性遭到破坏，产生干扰，使系统性能恶化。2.OFDM信号同步算法及其仿真OFDM系统中二进制数据比特以PSK或者QAM等调制方式调制到相应的子载波上。为了在接收端进行数据恢复，需要知道调制值的参考相位和幅度。在实际系统中，由于载波频率偏移，定时偏差以及信道的频率选择性衰落等的影响，信号会受到破坏，导致相位偏移和幅度的变化等。为了准确恢复信号