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OFDM/OQAM系统中时频同步与检测技术研究

作　者: 陈浩
导　师: 武刚
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 交错正交幅度调制正交频分复用数据辅助时频同步信号检测
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)调制技术近年来成为无线通信领域的热门技术,但是该技术仍然存在两个明显的缺陷,(1)为了抑制多径信道带来的符号间干扰(Inter-Symbol Interference, ISI),添加循环前缀(Cyclic Prefix, CP)降低了的系统频谱效率和增加了系统发送功率；(2)基于符号块傅里叶变换的OFDM系统类似于在时域中使用矩形窗作为成型滤波器,子载波在频域呈现sinc函数特性,导致较高的旁瓣对载波频率偏移(Carrier Frequency Offset, CFO)敏感,容易受到载波间干扰(Inter-Carrier Interference, ICI)。为了解决上述难题,基于成形滤波器函数设计的交错正交幅度调制正交频分复用(OFDM With Offset Quadrature Amplitude Modulation, OFDM/OQAM)技术,通过采用具有良好的时频聚焦特性(Time Frequency Location, TFL)的成形滤波器函数,不添加CP也可以抑制ISI和ICI干扰。根据现有的参考文献,OFDM/OQAM系统还有很多方面有待完善改进,例如导频设计与信道估计、低复杂度时频同步、信号检测等。本文主要的工作就围绕这三个方面展开。针对OFDM/OQAM系统信道估计的问题,本文概述了OFDM/OQAM系统的系统结构和实现方法,以并对已有典型的基于导频的OFDM/OQAM系统的信道估计方法进行了仿真验证,目的是获得对OFDM/OQAM系统信号自干扰的初步认识。针列OFDM/OQAM系统时频同步的问题,本文在传统时频同步技术的基础上,重点讨论了基于数据辅助的时频同步技术的研究。通过选取具有代表性的基于数据辅助的同步算法,对导频数据结构,时频同步原理以及实现步骤进行阐述分析,提出了一种基于加窗的时频同步方法,通过对相关输出序列进行加窗操作将时偏估计值锁定在正确的定时点上；此外,又将最大后验概率准则应用到时频同步技术中,得到一种新的时频同步方法,通过将初步时偏估计值附近的时偏实验值纳入考察范围,再根据最大后验概率准则重新判定最终的时偏和频偏估计值。本文的分析和仿真结果表明,上述的两种时频同步算法在IEEE802.22典型信道中,时频同步精度优于传统的时频同步方法。此外,针对OFDM/OQAM系统信号检测的问题,本文首先研究了多径衰落信道中OFDM/OQAM系统模型,分析了传统的OFDM/OQAM系统信号检测方法中残余的固有干扰,由于多径时延和多普勒扩展的存在,简单的迫零(Zero-Forcing, ZF)均衡会引入ISI和ICI。针对这一问题,本文提出了一种基于并行干扰抵消(Parallel Interference Cancellation, PIC)的信号检测方法,通过对待解调数据点受到的固有干扰项进行重构并将其消除,使得数据恢复更为准确,并给出了新方法实现的理论推导,进而给出新方法的接收端实现结构；最后,计算机仿真结果表明,在误码率(Bit Error Rate, BER)为10-2时,新方法相比传统信号检测方法约有1.2dB的性能提升。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-16
第一章绪论  16-21
  1.1 研究背景  16-17
  1.2 OFDM/OQAM系统概述  17-20
    1.2.1 发展历史及研究现状  17-18
    1.2.2 关键技术  18-20
  1.3 本文的主要工作与创新  20-21
第二章 OFDM/OQAM系统信道估计技术研究  21-35
  2.1 引言  21
  2.2 OFDM/OQAM系统  21-27
    2.2.1 OFDM/OQAM系统原理  21-24
    2.2.2 OFDM/OQAM系统实现  24-27
  2.3 IAM信道估计方法  27-32
    2.3.2 IAM-R信道估计方法  29-30
    2.3.3 IAM-I信道估计方法  30-31
    2.3.4 IAM-new信道估计方法  31-32
  2.4 性能仿真与分析  32-34
  2.5 本章小结  34-35
第三章 OFDM/OQAM系统同步技术研究  35-55
  3.1 引言  35-36
  3.2 时频偏影响的分析  36-37
  3.3 频域导频结构设计  37-38
  3.4 基于数据辅助的时频同步算法  38-48
    3.4.1 传统的时频同步算法  38-41
    3.4.2 WBS同步算法  41-45
    3.4.3 MAP同步算法  45-48
  3.5 同步性能仿真与分析  48-54
  3.6 本章小结  54-55
第四章 OFDM/OQAM系统信号检测技术研究  55-66
  4.1 引言  55
  4.2 多径衰落信道中OFDM/OQAM解调信号模型  55-57
  4.3 传统的OFDM/OQAM系统的信号检测方法  57-59
  4.4 基于PIC的OFDM/OQAM系统的信号检测方法  59-63
    4.4.1 慢变多径信道中OFDM/OQAM系统解调信号模型  59-60
    4.4.2 TP-OFDM/OQAM检测方法  60-62
    4.4.3 新方法的接收端实现  62-63
  4.5 性能仿真与分析  63-65
  4.6 本章小结  65-66
第五章全文总结  66-68
  5.1 本文的贡献  66-67
  5.2 对下一步工作的建议和未来研究方向  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-74
攻读硕士学位期间的研究成果  74-75
陈浩个人简历  75

OFDM/OQAM系统中时频同步与检测技术研究

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