【正文】 。 從圖中可以看出：可以看出增加導(dǎo)頻數(shù)目后，同步的精確度提高了，但增加導(dǎo)頻的數(shù)目，降低了頻率利 用率。 從圖中 可以看出 “用導(dǎo)頻進(jìn)行細(xì)估計(jì) 的精確度還是很高的，在信躁比 SNB大于 3dB 的情況下，基本就可以無偏的估計(jì)出同步的位置。 細(xì)估計(jì)是在粗估計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。這是因?yàn)樵谒ヂ湫诺拉h(huán)境下， OFDM 符號(hào)中的相關(guān)特性遭到破壞。 下圖是在高斯白噪聲信道下， 仍 用 20 個(gè)連續(xù)符號(hào)來進(jìn)行同步估計(jì)，然后對(duì)估計(jì)結(jié)果求平均，在不同的信躁比條件下得到的仿真結(jié)果。 下圖是在高斯白噪聲信道下，用 20 個(gè)連續(xù)符號(hào)來進(jìn)行同步估計(jì)，然后對(duì)估計(jì)結(jié)果求平均，在不同的信躁比條件下得到的仿真結(jié)果。參數(shù)情況仍為： N=1024，gN =200, 多徑時(shí)延為 100， 采用 BPSK 調(diào)制。橫坐標(biāo)為不同的信躁比，單位為 dB，縱坐標(biāo)為同 步位置的 均方 偏差 ，用采樣間隔為單位 。 互相關(guān)檢測(cè)是在延時(shí)相關(guān)檢測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，可以進(jìn)一步提高 符號(hào) 檢測(cè)的精度。 第四章 OFDM 的符號(hào)同步算法仿真 上一章對(duì) OFDM 的符號(hào)同步算法 進(jìn)行了理論上的研究，本章主要對(duì) 上一章提出的 OFDM 的符號(hào)同步算法 進(jìn) 行 matlab 仿真 ，通過仿真驗(yàn)證 上一章 提出的OFDM 的符號(hào)同步算法 是否可行，并簡(jiǎn)要分析不同算法的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和優(yōu)缺點(diǎn)。） 和符號(hào)同步。圖中的參數(shù) nc 和 np 通過下式計(jì)算得到。在 中，前導(dǎo) 訓(xùn)練符號(hào)有 10 個(gè)短訓(xùn)練符號(hào)和 2 個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)組成，如圖所示： 1t 到 10t 是短訓(xùn)練符號(hào)，每個(gè)短訓(xùn)練符號(hào)由 12 個(gè)子載波組成，由如下序列通過 IFFT 得到。 在突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)（如 ）中，這些訓(xùn)練符號(hào)常常被稱為前導(dǎo)（ Preamble）。 基于訓(xùn)練符號(hào)的幀分組同步算法 以循環(huán)前綴為基礎(chǔ)的同步技術(shù)適用于跟蹤和盲同步，因?yàn)榇藭r(shí)并沒有獲得特殊的訓(xùn)練符號(hào)。因此有必要在接收端 FFT 之后對(duì)符號(hào)定時(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)估計(jì)，以盡量糾正符號(hào)定時(shí)偏差對(duì) OFDM 系統(tǒng)的影響。從式子 ()可以得到： ( ) c o s( 2 ( ) ) ( )( , ) rr? ? ? ? ? ? ??? ? ? ??? …………………… .....() 式中的 ? 表示復(fù)數(shù)的相角， ()r? 等于兩個(gè)長(zhǎng)度為 gN 、相隔 N 個(gè)采樣點(diǎn)的連續(xù)采樣列的互相關(guān)值 ： 1*()gk k NkNr r r??? ? ???? ?……………………… ……………………… ..( ) ()?? 為能量項(xiàng)： 2211 ()2()g k k NNrr???? ??? ?? ?……………………… ..…………… ..( ) ? 為相關(guān)系數(shù)： * 22 2 22 *{}1{ } { }k k N ssnk k NE r r S NRS NRE r E r????? ?? ? ? ??..…………… .. … ..( ) 對(duì)于式 ()求關(guān)于 ? 的偏導(dǎo)，并令其等于 0 ，可以得到使 ( , )??? 最大時(shí) 的 ? 的 估計(jì)值： ML a r g m a x { ( ) ( ) }? r? ? ? ? ?? ??.…………… .. …………………… ....( ) 式 ()就可以用來符號(hào)定時(shí)的粗同步估計(jì)。在圖中，定義一個(gè)隨機(jī)時(shí)間變量 ? ： ? 是循環(huán)前綴中最后一 個(gè)采樣點(diǎn)的位置 ，同時(shí)定義以下兩個(gè)采樣點(diǎn)索引集合： g??? ? ? ? ? ??? ? ?， gNN???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 式中 ? 表示循環(huán)前綴中采樣點(diǎn)的索引， ?? 表示復(fù)制到循環(huán)前綴中的數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的索引。 由于 循環(huán)前綴 的存在，每一個(gè) OFDM 符號(hào)的前 gT 秒是最后 gT 秒的復(fù)制，前 gT秒和最后 gT 秒之間的相關(guān)性可以被用來實(shí)現(xiàn)符號(hào)同步 。 符號(hào)定時(shí)的偏移可由下圖來形象的說明： OFDM 的 符號(hào)同步方法 首先明確一點(diǎn) ，這里討論 OFDM 的 符號(hào) 同步算法都是在假設(shè)抽樣時(shí)鐘同步是理想的前提下進(jìn)行的（因?yàn)槌闃訒r(shí)鐘偏差也會(huì)影響同步）。這樣在接收端第 i 個(gè) OFDM 符號(hào)期間，選取的 N 個(gè)采樣點(diǎn)做 FFT 運(yùn)算。 在 AWGN 信道的前提下，接收端接收到的信號(hào)為： ? ?( ) [ ( ) e x p ( ( 2 ) ) ( ) ] e x p ( ( 2 ) )ccy t s t j f t t j f t? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?( ) e x p ( ( 2 ) ) ( ) e x p ( ( 2 ) )c cs t j f t t j f t? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?……… () 其 中 ()t? 代表高斯白噪聲。廣播類型的系統(tǒng)傳輸?shù)氖沁B續(xù)的數(shù)據(jù)，因此最初需要經(jīng)過較長(zhǎng)的一段時(shí)間獲得信號(hào)（同步捕獲），之后轉(zhuǎn)入跟蹤模式；突發(fā)傳輸系統(tǒng)通常采用分組的形式，需要在分組開始發(fā)送之后的很短時(shí)間內(nèi)獲得同步。 ） 用于 確定一個(gè)數(shù)據(jù) 幀 的開始位置，通過檢測(cè)數(shù)據(jù) 幀 的有無來判斷發(fā)送端是否 已開始 發(fā)送信號(hào)； 符號(hào) 同步的目的在于 接收端正確的定出 OFDM 符號(hào) 有用 數(shù)據(jù)部分的開始位置 ， 在接收機(jī)對(duì)子載波進(jìn)行解調(diào)之前必須找出符號(hào)邊界的位置，才可能使得信道間干擾（ ICI）和符號(hào)間干擾（ ISI）最小 。 OFDM 接收系統(tǒng)的同步包括 符號(hào) 定時(shí)同步、載波同步、和采樣時(shí)鐘同步等三個(gè)部分。 最后介紹了如何選擇OFDM 的 基本 參數(shù) ， 從而 在各種不同情況下作出良 好的折衷 獲得最佳的性能 。 在確定了符號(hào)周期和保護(hù)間隔之后，子載波的數(shù)量可以直接利用 3dB 帶寬除以子載波間隔（未加保護(hù)間隔之前的符號(hào)周期的倒數(shù)）得到。插入循環(huán)前綴會(huì)帶來的信躁比損失。通常 各 項(xiàng) OFDM 的參數(shù)的 選擇需要在多 種 沖突中進(jìn)行折衷考慮 。 為了對(duì)抗這種載波間干擾（ ICI） ,在 保護(hù)間隔 內(nèi)插入 OFDM 符號(hào)最后 gT 時(shí)間內(nèi)的樣點(diǎn)，即把 OFDM 符號(hào)最后 gT 時(shí)間內(nèi)的樣點(diǎn)復(fù)制到 OFDM 符號(hào)的前面，形成前綴，這樣在交接點(diǎn)沒有任何間斷。即子 載波之間的正交性遭到破壞，不同的子載波之間會(huì)產(chǎn)生干擾。對(duì)于子載波數(shù)量非常大的 OFDM 系統(tǒng)，可以進(jìn)一步采用基 4IFFT 算法來實(shí)施傅利葉變換。 通過 N 點(diǎn)的 IDFT 運(yùn)算，把頻域數(shù)據(jù) id 變換為時(shí)域數(shù)據(jù) ks ，經(jīng)過射頻載波調(diào)制之后，發(fā)送到無線信道中。 這種正交性也可以從頻域來分析，對(duì)式 ()進(jìn)行傅立葉變換得到的信號(hào)頻譜是多個(gè) sinc函數(shù)的疊加。 OFDM符號(hào)的每個(gè)子載波在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)都包含整數(shù)倍周期，而且相鄰的子載波之間相差 1 個(gè)周期 。 接收端進(jìn)行與發(fā)送端相反的操作，將射頻（ RF， Radio Frequency）信號(hào)與基帶信號(hào)進(jìn)行混頻處理，并用 FFT 變換分解成頻域信號(hào)，子載波的幅度和相位被采集出來轉(zhuǎn)換回原數(shù)字信號(hào)。其中上半部分對(duì)應(yīng)發(fā) 射機(jī)部分，下半 部分對(duì)應(yīng)接收機(jī)部分。 而且 OFDM 各子載波 調(diào)制模式可隨信道條件進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié) ，即每個(gè)子載波的調(diào)制模式是可變化的，因而每個(gè)子載波可傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)也是 可以變化的，所以串 /并變換需要分配給每個(gè)子載波 數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度是不一樣的，在接收端進(jìn)行相反的過程，從各個(gè)子載波來的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換回原始的數(shù)據(jù)比特。 最后是結(jié)論、參考文獻(xiàn)和致謝。 第三章著重 分析了 符號(hào) 定時(shí)偏差對(duì)系統(tǒng)的影響， 研究了 OFDM的 符號(hào) 同步算法。 OF叫技術(shù)由于使用了正交重疊的頻譜，頻譜效率高，另外還具有抗多徑時(shí)延、硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已基本被公認(rèn)為 Beyond 3G 的核心技術(shù)之一。 在無線接入領(lǐng)域， 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802. 11 協(xié)議群、無線域 域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802. 16 協(xié)議群、 HIPERLANII 以及 MMAC 都將 OFDM作為物理層的傳輸手段。 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（ ETSI）在 1994 年和 1996 年先后公布了 DVBS（衛(wèi)星廣播） ,DVBC（有線電視廣播）和 DVBT（地面廣播）的標(biāo)準(zhǔn)。 OFDM 技術(shù) 已在 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻廣播（ DAB）、數(shù)字視頻廣播（ DVB）、 無線局域網(wǎng)（ WLAN）等系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，而且在綜合無線接入領(lǐng)域也將得到越來越廣泛的應(yīng)用 。 在 OFDM系統(tǒng)中 ，信道估計(jì)器的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)問題：一、是導(dǎo)頻信息的選擇 。 峰值平均功率比技術(shù)。 OFDM 的關(guān)鍵技術(shù) 同步技術(shù)。 在發(fā)送端采用 快速 傅利葉 反變 換 (IFFT)，把頻域的調(diào)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為時(shí)域 的信號(hào)發(fā)送出去，在接收端，通過快速 傅利葉 變換(FFT)把接收到 的時(shí)域信號(hào) 再 轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)，然后進(jìn)行判決解調(diào)，恢復(fù)頻域的調(diào)制信息。 （ 2） OFDM系統(tǒng)的 調(diào)制 解調(diào) 利用快速傅 利 葉變換 （ FFT） 實(shí)現(xiàn) ， 這是它的 一個(gè) 非常 重要 的 優(yōu)點(diǎn) 。它的主要優(yōu)點(diǎn)為 : （ 1） 頻率 利用率 高 。 對(duì)于高速的數(shù)據(jù)傳輸， 單載波時(shí)分 多址（ TDMA）系統(tǒng)和窄帶 的碼分多址（ CDMA） 系統(tǒng)都存在很大的缺陷。 基于 未來的通信對(duì)傳輸速率 要求更高，人們已經(jīng)開始研究第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)，或稱之為 下一代 (Beyond 3G)移動(dòng)通信系統(tǒng) 。 2022 年，全球第三代移動(dòng)通信進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。 隨后幾年歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織 ETST 以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)完成了 GSM 900MHZ 和 1800MHZ（ DCS）的規(guī)范 ，1992 年世界上第一個(gè) GSM 網(wǎng)在芬蘭投入運(yùn)營(yíng)。但是 由于各國(guó)在開發(fā)第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)只考慮了本國(guó)的當(dāng)時(shí)可用的頻率資源，彼此的頻率并不協(xié)調(diào)，標(biāo)準(zhǔn) 也 不統(tǒng)一 ；并且是模擬系統(tǒng)，不能傳輸數(shù)據(jù) ，頻帶利用率也有待提高 。 1978 年底，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室成功研制出高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)（ AMPS），建成了蜂窩狀的模擬移動(dòng)通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量。s deep concern. First, this text introduced the development situationthe of the mobile munication, characteristics and development present condition of OFDM. immediately after introduced OFDM basic principle,the modulation mode of OFDM and carry out of DFT. At this foundation did a detailed research on the OFDM key techniquesthe synchronous technique of symbol. Analysed the importances and effects of the deviation in fixed time upon the OFDM system. The end simulate various synchronization algorithms of OFDM’s frame(symbol) and analyzed their merit and shorting. This text simulate and analyse synchronization algorithms of OFDM’s Frame(symbol) according to trained the synchronous referenced to the data structure with , and according to Trainning Symbol and Pilot Carrier in the general condition. The algorithms according to trained the synchronous can achive synchronization fastly and satisfy the demand of abrupt cent set. The algorithms according to Trainning Symbol only can carry out system of crassitude synchronization, but the speed be more slow, need of the sign amount be more。 對(duì) 基于訓(xùn)練符號(hào)的 符號(hào) 同步算法 參考 幀 結(jié)構(gòu) 進(jìn)行了仿真和性能分析； 對(duì) 基于循環(huán)前綴和導(dǎo)頻的符號(hào) 同步 算法 進(jìn)行了 一般條件下的仿真和性能分析。 而 OFDM作為 一種解決 ISI的有效傳輸手段 引起了人們的高度關(guān)注 。 信息工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 OFDM 符號(hào) 同步 技術(shù) 研究 姓名： 李明 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別： 工學(xué)學(xué) 士 專業(yè)： 通信 系統(tǒng) 院系： 理學(xué)院一旅二隊(duì) 學(xué)號(hào)： 3582022035 指導(dǎo)教師： 汪濤 摘要 隨著多媒體和 Inter在無線領(lǐng)域 應(yīng)用的迅猛發(fā)展，人們對(duì)高速移動(dòng)通信的要 求 也 越來越高。對(duì)于窄帶 CDMA系統(tǒng)，其主要表現(xiàn) 在擴(kuò)頻增益和高速數(shù)據(jù)流之間的矛盾。最后又對(duì) OFDM符號(hào)同步的一些算法進(jìn)行仿真，分析了各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。 關(guān)鍵詞 ： OFDM； 符號(hào) 同