【正文】 (d)pP 表示連續(xù) N/2 個(gè)數(shù)據(jù)的能量，用于度量函數(shù)的歸一化操作。 Cox )算法的數(shù)據(jù)幀傳輸兩個(gè)符號(hào)的訓(xùn)練序列，利用這兩個(gè)訓(xùn)練序列聯(lián)合完成符號(hào)定時(shí)和載波頻率估計(jì)，其中第一個(gè)訓(xùn)練序列用于符號(hào)定時(shí)和小數(shù)頻偏估計(jì)，其前后兩部分在時(shí)域是完全相同的，這樣在經(jīng)過(guò)信道傳輸之后，除了由于載波頻率偏移而引起的相位變化，前后兩部分仍保持一致。這一類(lèi)技術(shù)計(jì)算復(fù)雜度相對(duì)較低，因此具有捕獲速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，但由于增加了額外的訓(xùn)練符號(hào)會(huì)降低有效傳輸率，適合于需要快速建立同步的突發(fā)傳輸模式。 根據(jù)文獻(xiàn)：當(dāng)載波頻率偏差從不隨時(shí)間變化時(shí)，損失的 SNR 與各子載波無(wú)關(guān)，僅與載波總數(shù) N 有關(guān)。 一個(gè) OFDM符號(hào)包含許多采樣信號(hào)點(diǎn) ,由于 OFDM符號(hào)的持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于采樣間隔 ,時(shí)延擴(kuò)展或定時(shí)偏差所產(chǎn)生的 ISI 相對(duì)較小 ,對(duì)系統(tǒng)性能影響不大。而峰均比過(guò)大，將會(huì)增加 A/D 和 D/A 的復(fù)雜性，而且會(huì)降低 射頻 功率放大器的效率。對(duì)這些子信道還可以采用糾錯(cuò)碼來(lái)進(jìn)行糾錯(cuò)。在參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要明確系統(tǒng)的 3 個(gè)主要的指標(biāo)：帶寬、比特率和時(shí)延擴(kuò)展。為了提高估計(jì)的精度，可以插入連續(xù)導(dǎo)頻和分散導(dǎo)頻，導(dǎo)頻的數(shù)量是估計(jì)精度和系統(tǒng)復(fù)雜的折衷。 定時(shí)偏移，或者說(shuō)包絡(luò)的延遲失真，并不破壞子載波的正交性，定時(shí)相位偏移引起的只是所有子載波的旋轉(zhuǎn)，合適的信道估計(jì)可以有效地消除這些影響。 數(shù)據(jù)入口串并轉(zhuǎn)換+d 0d 1d N 1信道d 0d 1d N 1積 分積 分積 分串并轉(zhuǎn)換輸 出 圖 OFDM 系統(tǒng)基本模式框圖 OFDM 通信系統(tǒng)中同步技術(shù)研究 6 OFDM 的保護(hù)間隔和循環(huán)前綴 保護(hù)間隔 OFDM 技術(shù)是之所以被人們采用，是 因?yàn)樗?把輸入信號(hào)分配到了 N 個(gè)并行的子信道上，從而使每一個(gè) OFDM 符號(hào)的周期擴(kuò)大為了原始符號(hào)的 N 倍，以對(duì)抗多徑選擇性衰落。具體的研究?jī)?nèi)容如下： 第一章，緒論。由于 OFDM 在技術(shù)上存在相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，除頻譜利用率高和較強(qiáng)的帶寬擴(kuò)展性外，由于其采用了子載波傳輸，使其在抗多徑衰落性能方面的優(yōu)勢(shì)非常明顯，另外， OFDM 系統(tǒng)可靈活選擇 各子載波進(jìn)行傳輸，使其具有靈活分配頻譜資源的性能，所以它越來(lái)越得到人們的重視，各項(xiàng)產(chǎn)業(yè) 化工 作也在不斷開(kāi)展中。1999 年 12 月，包括 和 在內(nèi)的 7 家公司發(fā)起了國(guó)際 OFDM論壇，致力于策劃一個(gè)基于 OFDM 技術(shù)的全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)有望以 OFDM 為核心技術(shù)提供增值服務(wù)，它在寬帶領(lǐng)域的應(yīng)用具有很大的潛力。論文首先介紹了 OFDM 的基本原理，主要技術(shù)，及同步技術(shù)問(wèn)題。然后 ，著重對(duì)同步技術(shù)中的基于數(shù)據(jù)輔助的同步技術(shù)進(jìn)行了全面的分析及算法研究，通過(guò)對(duì)其經(jīng)典算法 SC 算法及其基礎(chǔ)上的改進(jìn)算法 Minn 算法及 Park 算法的研究及仿真，得到了定時(shí)性能上，三種算法的優(yōu)劣性，及 Minn 算法和 Park 算法的定時(shí)頻偏估計(jì)方差優(yōu)劣。較之第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，采用多種新技術(shù)的 OFDM 具有更高的頻譜利用率和良好的抗多徑干擾能力，它不僅僅可以增加系統(tǒng)容量，更重要的是它能更好地滿(mǎn)足多媒體通信要求，將包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、影像等大量信息的多媒體業(yè)務(wù)通過(guò) 寬頻信道高品質(zhì)地傳送出去。我國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)部也已經(jīng)參加了 OFDM 論壇，可見(jiàn) OFDM 在無(wú)線(xiàn)通信的應(yīng)用已引起了國(guó)內(nèi)通信界的重視。如今，人們已經(jīng)將 OFDM 技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)與各自的研究領(lǐng)域結(jié)合了起來(lái)。主要說(shuō)明了 OFDM 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，及其在未來(lái)通信中所起到的作用，在此期間，闡述了同步技術(shù)的重要性。但與此同時(shí)，時(shí)延擴(kuò)展與符號(hào)周期的比值同樣降低了 N 倍 錯(cuò)誤 !未找到引用源。抽樣頻率的誤差會(huì)產(chǎn)生時(shí)變的定時(shí)偏移，導(dǎo)致時(shí)變的相位變化，也會(huì)引入少量的載波間干擾 (ICI)，實(shí)際中由于定時(shí)偏移引入的 ICI 非常小， Es/No 為 20dB 時(shí)，也只有 左右。導(dǎo)頻信號(hào)之間的間隔取決于信道的相干時(shí)間和相干帶寬，在時(shí)域上，導(dǎo)頻的間 隔應(yīng)小于相干時(shí)間；在頻域上，導(dǎo)頻的間隔應(yīng)小于相干帶寬。 時(shí)延擴(kuò)展直接影響保護(hù)時(shí)間的設(shè)計(jì)，保護(hù)時(shí)間的長(zhǎng)度應(yīng)該是均方根延遲擴(kuò)展的 24 倍，實(shí) 際設(shè)計(jì)時(shí)，保護(hù)時(shí)間一般取大于等于信道的最大時(shí)延擴(kuò)展。 (6) 可以有效地對(duì)抗信號(hào)波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)，在發(fā)射端，放大器的 最大輸出功率 就限制了信號(hào)的峰值，這會(huì)在 OFDM 頻段內(nèi)和相鄰頻段之間產(chǎn)生干擾。加之OFDM 系統(tǒng)通過(guò)引入 CP 來(lái)容納 ISI,一般 CP 的長(zhǎng)度都設(shè)計(jì)的大于最大信道時(shí)延 ,只要 OFDM 符號(hào)的 FFT 窗口開(kāi)始位置處于無(wú) ISI 干擾的 CP 部分就不會(huì)帶來(lái) ISI的干擾。對(duì)于 OFDM 系統(tǒng)，為了使 SNR 的損失盡量小，需使sc NTf 1??? 。 Moose 提出利用兩個(gè)具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練序列做最大似然估計(jì)的頻偏估計(jì)算法，精度高但只能估計(jì)半個(gè)子載波間隔內(nèi)的頻偏。 SC 算法的 OFDM 符號(hào)結(jié)構(gòu)如圖 41 所示： CP A A CP OFDM symbol CP OFDM symbol 圖 41 在接收端，利用第一個(gè)訓(xùn)練序列中兩個(gè)相同數(shù)據(jù)塊呈現(xiàn)的相關(guān)性，通過(guò)找出 峰值的位置及對(duì)應(yīng)的相位信息分 別用來(lái)進(jìn)行定時(shí)以及小數(shù)倍頻偏估計(jì)。根據(jù)度量函數(shù)的定時(shí)位置利用時(shí)域相同塊的相位信息進(jìn)行小數(shù)倍頻偏估計(jì)： ?? (M (d)) /I angle??? （ 417） / 4 10? ? ?( d ) ( d k N / 2 ) r ( d k )NkMr? ??? ? ? ? ?? （ 418） 從上式可知，估計(jì)范圍為177。利用訓(xùn)練序列數(shù)據(jù)塊之間的共軛對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)，定時(shí)度量函數(shù)可表示為： OFDM 通信系統(tǒng)中同步技術(shù)研究 21 22(d)(d)(R (d))pp pPM ? （ 414） 可以看出新的度量函數(shù)形式上與 SC、 Minn 算法相似，度量函數(shù)的分子和分母通過(guò)式（ 415）和（ 416）來(lái)計(jì)算： / 2 11( d ) ( d k ) r ( d k )Np kPr??? ? ? ?? （ 415） / 2 1 21(d ) (d k )Np kPr????? （ 416） (d)pP 表示 N/2 個(gè)共軛乘積對(duì)之和，當(dāng) d 為正確的定時(shí)點(diǎn)位置時(shí)， (d)pP 達(dá)到一個(gè)峰值，而當(dāng) d 在其它時(shí)刻時(shí)， (d)pP 的值很小，幾乎為零。 SC 算法 SC( Schmidl amp。 OFDM 通信系統(tǒng)中同步技術(shù)研究 16 對(duì)于基于數(shù)據(jù)輔助的同步技術(shù)而言，一般通過(guò)在有效數(shù)據(jù)符號(hào)之前加入特定的已知訓(xùn)練符號(hào)或者插入導(dǎo)頻，通過(guò)利用訓(xùn)練符號(hào)的各種相關(guān)特性，如：與本地序列互相關(guān)、延遲自相關(guān)、對(duì)稱(chēng)相關(guān)等相關(guān)運(yùn)算來(lái)完成定時(shí)估計(jì)，或在數(shù)據(jù)符號(hào)中嵌入導(dǎo)頻信息來(lái)進(jìn)行同步估計(jì)。 ， 0??? ， 0??sT 且 0???? yf tt 時(shí)，有， NeI jkk ????, （ 37） OFDM 通信系統(tǒng)中同步技術(shù)研究 14 ? ?? ?? ? ? ? 0s i ns i n 11, ????? ????????? ? ???? jkmNjmk eNkmN kmI （ 38） 所以 f? 的存在不僅帶來(lái)輸出信號(hào)的相位偏轉(zhuǎn)，而且使輸出的期望信號(hào)的幅度隨從發(fā)生變化，這將破壞各載波之間的正交性，還會(huì)帶來(lái)其它子載波對(duì)期望子載波的干擾，引起 ICI。頻率同步則是對(duì)收發(fā)兩端晶振的頻率偏差的估計(jì)及補(bǔ)償。對(duì)某些數(shù)據(jù)，這些小信號(hào)可能同相，而在幅度上疊加在一起從而產(chǎn)生很大的瞬時(shí)峰值幅度。在單載波系統(tǒng)中，單個(gè)衰落或干擾能夠?qū)е抡麄€(gè)通信鏈路失敗，但是在多載波系統(tǒng)中，僅僅有很小一部分載波會(huì)受到干擾。 系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè) 計(jì) OFDM 系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)是許多需求的一個(gè)折衷。在 OFDM 系統(tǒng)中，導(dǎo)頻信號(hào)是時(shí)頻二維的。但由于子載波的間隔小，所以對(duì)頻率偏移比較敏感，相位噪聲對(duì)系統(tǒng)也有很大的損害。圖 給出了 OFDM 系統(tǒng)的基本模型框圖 。 OFDM 通信系統(tǒng)中同步技術(shù)研究 4 論文研究的主要內(nèi)容 本文的主要內(nèi)容是研究 OFDM 系統(tǒng)中的同步技術(shù)，主要研究數(shù)據(jù)輔助同步技術(shù)中基于訓(xùn)練序列的符號(hào)同步算法，介紹了經(jīng)典的 SC 算法及其基礎(chǔ)上的改進(jìn)算法： Minn 算法和 Park 算法，并通過(guò)模擬仿真，比較這三種算法的優(yōu)缺點(diǎn)。 OFDM，即正交頻分復(fù)用技術(shù)，以其新型信號(hào)調(diào)制復(fù)用方法在寬帶無(wú)線(xiàn)接入領(lǐng)域的應(yīng)用正在逐漸成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETST)的寬帶射頻接入網(wǎng)的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也把 OFDM 定為它的調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。雖然第三代移動(dòng)通信可以比現(xiàn)有傳輸速率快上千倍，但是仍無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)多媒體通信的要求，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的提出便是希望能滿(mǎn)足提供更大的頻寬需求。 本文主要研究了 OFDM 系統(tǒng)中的同步技術(shù)。 關(guān)鍵詞： OFDM；同步技術(shù)；基于數(shù)據(jù)輔助的同步技術(shù)； SC 算法； Minn 算法； Park算法 II ABSTRACT You, me, him, almost every day during the munication, munication plays a very important role in our lives. Mobile munication has bee the mainstream of development, and personal munications and wireless munications in just a few decades has gone from analog munication to digital munication, from CDMA to OFDM great development, but also the emergence of new technologies, more than with CDMA as the core of the third generation mobile munication technology more sophisticated, which we call the fourth generation mobile munication technology. The fourth generation mobile munication system plans to OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) to provide valueadded services as the core technology, its application in the field of broadband has great potential. Compared with the third generation mobile munication systems, using a variety of new technologies, OFDM has higher spectral efficiency and good antimultipath interference, it can not only increase system capacity, more importantly, it can better meet the needs of multimedia munication requirements, which will include multimedia services voice, data, video and other large amounts of information transmitted via broadband channel with high quality. Throughout the history of the munication, the first generation analog systems provide voiceonly services can transmit data。綜上所述， OFDM技術(shù)是今后高速移動(dòng)數(shù)據(jù)通信中的一項(xiàng)核心技術(shù)。 2020 年 11 月， OFDM 論壇的固定無(wú)線(xiàn)接入工作組向 的無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)委員會(huì)提交了一份建議書(shū)，提議采用 OFDM 技術(shù)作為 城域網(wǎng)的物理層標(biāo)準(zhǔn)。 首先，在寬帶接入系統(tǒng)中，由于 OFDM 系統(tǒng)具備良好的特性，將成為下一代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的有力支撐。 第二章， OFDM 系統(tǒng)原理。 。 相位噪聲有兩個(gè)基本的影響，其一是對(duì)所有的子載波引入了一個(gè)隨機(jī)相位變量，跟蹤技術(shù)和差分檢測(cè)可以用來(lái)降低共同相位誤差的影響，其次也會(huì)引人一定量的 ICI，因?yàn)橄辔徽`差導(dǎo)致子載波的間隔不再是精確的 1/T 了。圖 3 是導(dǎo)頻信號(hào)在時(shí)間和頻率上的一般模式，但實(shí)際中，導(dǎo)頻的模式的設(shè)計(jì)要根據(jù)具體情況而定，導(dǎo)頻信號(hào)