ofdm系统可靠的时频联合同步

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1、OFDM系统可靠的时频联合同步HamedAbdzadeh-ZiabariandMahrokhG.Shayesteh摘要：本文主要论述了正交频分复用（OFDM）系统中时频联合同步的问题。一种可靠的时域多级方案已经问世，该方案的运行不依赖于前同步码的结构。在实现时间粗同步估计之后，也就能够实现时间与整数倍频率联合同步的方案，且分数频率校正技术也已经完成。而最终，时间细同步估计方案也实现了它的步骤。时间估计的新方案十分灵活，可根据信道不同程度的失真来进行调整。此外，在与OFDM信号带宽相同大小的估计范围内，

2、已经能够有效地实现频率同步。对于所提出的方案，其性能是根据均方误差来估计的。结果表明，与之前的方案相比，新方案能够明显地提高了系统的性能。关键词：频率偏移，正交频分复用（OFDM），同步，定时偏移，训练序列。1、引言在正交频分复用（OFDM）系统中，其数据是在正交子载波上并行传输的。该系统受到了越来越多的关注，使得解决其同步问题成为了一项不可避免的任务。在OFDM系统中，同步信号的错误可能破坏子载波的正交性，并使其性能劣化。在这些系统中，科学家们已经研究得到一些方法来实现时频联合同步。这些方法分为以下

3、四类：（1）使用循环前缀的周期结构的方法（CP）；（2）使用空子载波的方法；（3）使用训练信号特殊结构的方法；（4）使用训练序列，但工作方式独立于它的结构的方法。第三类与第四类的方法是通过应用训练信号来实现快速时频联合同步。在文献[11]中，Schmidl和Cox提出了一种基于前同步信号的方式来进行时频偏量估计。他们使用的时间度量是在平稳时期的，所以在时间估计方面带来了不确定性。此外，载波频偏（CFO）估计方法需要两个训练信号，而当已使用的子载波Nu的数量明显少于快速傅里叶逆变换（IFFT）点数N的大

4、小，则系统的性能将严重劣化。Minet[13]等人改变了Schmidl和Cox的前同步码的结构，然后，Park[14]等人利用一个对称的相关性来降低的Schmidl和Cox的时间平稳。这些方法[13]，[14]在定时估计上仍然存在很大的差异。对于频率同步，作者在文献[15]中提出了一种方法，该方法是根据时域中，训练信号的组成部分Lm与时域的相同。其估计范围是±Lm/2的子载波间隔。这个方法有一个有限的估计范围，因为对于一个可接受的性能，每个相同的部分要大于信道延迟扩展时间。Ren等人在文献[17]中提

5、出了一种实现时频联合同步的技术。但在独立的瑞利衰落信道中，该技术的性能不佳。在最近的科研工作中[18]，科学家们提出了一个定时方案，该方案使用了分数频率修正后的前导码和其纯粹随机发送的译本的差分之间的互相关。在文献[19]中，时频联合同步的实现是通过使用一种多级的方法，它利用了差分互相关的特性的。这种方法在独立的瑞利多径衰落信道中易受到信道失真的影响。此外，当Nu小于N时，定时细估计的效果不佳。所有上述的方法是依赖于各自的前同步码的具体结构，因此，它们不能在其它的前同步码以及许多标准的OFDM系统下奏

6、效。当然也存在着不依赖前同步码结构的时偏估计[22]，[23]和CFO估计[24]的方法。然而，这些方法都未考虑到时间和频率的同步。此外，在文献[22]和文献[23]中，当CFO存在时，定时方法效果不佳。在本文中，我们提出了一个不依赖于前同步码结构的、可靠、高效的时频联合同步的方案。所提出的多级方法只需要一个训练序列，并利用一个带有可调节的相关长度的灵活的定时度量，这使得在在多径瑞利衰落信道中，我们可根据信道失真的程度来调整的定时估计。在该方法中，其定时度量值大于CFO的最大值。频率的估计范围是子载波

7、间隔，并且对于定时细同步，已经能够实现当时不受其影响。我们在本文章对提出的新方法进行性能估计，并将其与之前的方法进行比较，结果表明，新的方法在性能上具有优越性。接下来，本文的安排如下：在第二部分中，我们将简要介绍文献[19]和文献[23]中的OFDM系统和其中的方法；在第三部分中，我们将介绍所提出的方法；在第四部分中，我们将解决减少复杂度估计量的定时粗同步（RCCTE）的复杂度估计的计算。2、系统简介在这部分中，首先，我们将介绍OFDM系统，然后解决文献[19]和文献[23]中关于时频联合同步的主要问

8、题。这对于理解我们的新方法是十分必要的。A、OFDM信号在一个OFDM系统中，在信息符号上取N点进行IFFT变换，并利用子载波，，就形成了一个OFDM信号。该OFDM信号所占的总带宽为，其中T是抽样周期。为了消除码间干扰（ISI），我们将在的前面加上一个长度为G的循环前缀码。CP的长度G要比信道脉冲响应的长度大，则的形式如下：（1）然后，将该OFDM信号在一个多径频率选择性衰落信道中传输，其中信道的脉冲响应为h(m)，m=0，1，2……M-1，M是信道响