MIMO-OFDM通信系統(tǒng)中的同步技術(shù)研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術(shù)和多輸入多輸出（MIMO，Multiple-Input Multiple-Output）技術(shù)相結(jié)合能夠有效對(duì)抗多徑衰落、實(shí)現(xiàn)高效傳輸和提升頻譜利用率，MIMO-OFDM是寬帶高速移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理層關(guān)鍵技術(shù)。在基于OFDM調(diào)制的系統(tǒng)中，符號(hào)定時(shí)偏差和載波頻率偏差將引入符號(hào)間干擾（ISI，Inter Symbol Interf

2、erence）和子載波間干擾（ICI，Inter Carrier Interference），顯著惡化系統(tǒng)性能。因此，時(shí)頻估計(jì)與補(bǔ)償技術(shù)具有重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。然而，隨著系統(tǒng)帶寬和移動(dòng)性的增加，無線信道的衰落造成接收信號(hào)的失真更為顯著；另一方面，MIMO技術(shù)的引入使得信號(hào)維數(shù)成倍增長(zhǎng)，并引入了多時(shí)偏多頻偏。這都對(duì)時(shí)頻同步技術(shù)提出了更高要求。本文針對(duì)OFDM與MIMO-OFDM通信系統(tǒng)的同步技術(shù)展開研究，主要工作如下：

3、>　　1、詳細(xì)闡述了數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步類型，建立了OFDM與MIMO-OFDM系統(tǒng)模型。推導(dǎo)分析了時(shí)偏和頻偏分別對(duì)OFDM系統(tǒng)與MIMO-OFDM系統(tǒng)性能的影響，并仿真分析了時(shí)偏和頻偏影響下的信號(hào)解調(diào)星座圖，驗(yàn)證了同步技術(shù)的重要性。為后續(xù)同步算法研究奠定理論基礎(chǔ)。
　　2、針對(duì)SISO-OFDM系統(tǒng)，分析了四種經(jīng)典的同步算法：Moose算法、SC算法、Minn算法和Park算法。在此基礎(chǔ)上，提出了基于CAZAC序列的互相關(guān)與對(duì)稱

4、自相關(guān)兩種時(shí)頻同步算法，并對(duì)所提算法進(jìn)行仿真分析對(duì)比，所提算法有效提升了系統(tǒng)的同步性能，減小了計(jì)算復(fù)雜度。針對(duì)實(shí)際場(chǎng)景需求，設(shè)計(jì)了一種低復(fù)雜度同步方案利用 FPGA實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證與傳輸測(cè)試，結(jié)果表明所實(shí)現(xiàn)的算法在通信系統(tǒng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的同步性能。
　　3、針對(duì)集中式MIMO-OFDM系統(tǒng)，給出多天線系統(tǒng)同步訓(xùn)練序列設(shè)計(jì)原則。對(duì)此前提出的兩種SISO-OFDM同步算法分別進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)并擴(kuò)展到 MIMO系統(tǒng)中。仿真表明，對(duì)比現(xiàn)有

5、EPSP算法，所提互相關(guān)算法提升了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸效率，并保持了較高的同步性能，但基于自相關(guān)的算法定時(shí)性能相對(duì)較差。相比 OFDM系統(tǒng)，MIMO系統(tǒng)有豐富的接收信號(hào)，故同步算法獲得了一定的性能增益。
　　4、針對(duì)分布式MIMO-OFDM系統(tǒng)，設(shè)計(jì)新的正交同步序列結(jié)構(gòu)，提出了基于互相關(guān)的時(shí)頻同步算法。仿真表明所提算法的同步性能及傳輸效率都得到了不同程度的提升。之后針對(duì)分布式系統(tǒng)存在的多頻偏多時(shí)偏補(bǔ)償問題，提出了基于迫零檢測(cè)的多頻偏補(bǔ)償算