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OFDM系统中的载波频率偏移估计算法研究

作　者: 邹洪伟
导　师: 万毅
学　校: 兰州大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 正交频分复用 载波频率偏移 循环前缀 IEEE802.11a 子空间
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(OFDM)是一种特殊的多载波调制技术,其具有较高的频谱利用率、良好的抗多径衰落能力且易于实现,已经广泛应用于无线局域网(Wireless Local Area Network, WLAN)、数字音频广播(DAB)和数字视频广播(DVB)等无线通信系统中,它还被确定为下一代移动通信的核心技术之一。但与单载波系统相比,OFDM系统还存在一个严重的问题：对载波频率偏移十分敏感,较小的载波频率偏移就会导致OFDM系统性能急剧下降。因此,研究高效、准确的载波频率偏移估计算法对OFDM系统非常重要。针对目前国内外关于OFDM系统载波频率偏移估计算法的研究现状,本文选择了一些经典的估计算法进行深入研究,主要是对它们的内容进行介绍和性能分析以及计算机仿真。论文的主要内容如下：首先,本文介绍了OFDM技术的发展历史与应用现状、载波频率偏移估计算法的研究背景与意义和OFDM的基本原理与其系统的接收机结构,分析了载波频率偏移对OFDM系统性能的影响。其次,本文研究和分析了在直流偏移存在的情况下正交频分复用系统中的载波频率偏移估计算法,其具体为基于虚拟子载波的载波频率偏移估计算法(ME算法和ME-TDA算法)、基于零空间的载波频率偏移估计算法(NBE算法)、最大似然估计载波频率偏移算法(ML算法)和基于循环前缀的载波频率偏移估计算法(CPE算法)。首先对上述五种估计算法进行简单介绍,然后进行理论分析和仿真,最后总结所有算法的优缺点。根据基于循环前缀的载波频率偏移估计算法(CPE算法),本文提出了一种新颖的基于循环前缀的载波频率偏移估计算法,通过理论分析和计算机仿真可以得到,提出的新颖算法比上述五种算法在载波频率偏移估计精度上都有较大提高。最后,本文重点研究和分析基于IEEE802.11a标准中物理层帧结构的载波频率偏移估计算法,其具体为：一种低复杂度的载波频率偏移估计算法(Ho算法)和基于最小二乘法的载波频率偏移估计算法(Lin算法)。通过对这两种算法的深入理解,本文提出了一种新颖的基于子空间的载波频率偏移估计算法。通过计算机仿真可以得到,提出的新颖算法的估计性能优于Ho算法和Lin算法,且接近于克拉美-罗界(Cramer-Rao lower bound, CRB)。提出的新颖算法还有复杂度低且易于实现的特点。

全文目录


中文摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 本课题的研究背景与意义  9-11
  1.2 OFDM技术的发展历史与应用现状  11-12
  1.3 论文的主要内容及其安排  12-14
第二章 无线信道模型  14-19
  2.1 大尺度衰落  14-15
  2.2 小尺度衰落  15-16
  2.3 信道模型  16-19
    2.3.1 瑞利衰落信道模型  16
    2.3.2 莱斯衰落信道模型  16-17
    2.3.3 Jakes信道模型  17-19
第三章 OFDM系统概述  19-25
  3.1 OFDM的基本原理  19-20
  3.2 OFDM系统中的接收机结构  20-22
    3.2.1 超外差接收机  20-21
    3.2.2 直接转换接收机  21-22
  3.3 载波频率偏移对OFDM系统的影响  22-25
第四章 OFDM系统中的载波频率偏移估计算法  25-40
  4.1 基于虚拟子载波的载波频率偏移估计算法  25-28
  4.2 ME-TDA算法  28-30
  4.3 基于零空间的载波频率偏移估计算法  30-32
  4.4 最大似然估计载波频率偏移算法  32-35
  4.5 基于循环前缀的载波频率偏移估计算法  35-36
  4.6 一种新颖的基于循环前缀的载波频率偏移估计算法  36-37
  4.7 仿真分析  37-40
第五章 基于IEEE802.11A标准的载波频率偏移估计算法  40-52
  5.1 IEEE802.11A标准中物理层帧结构  40-41
  5.2 一种低复杂度的载波频率偏移估计算法  41-43
  5.3 基于最小二乘法的载波频率偏移估计算法  43-45
  5.4 一种新颖的基于子空间的载波频率偏移估计算法  45-49
  5.5 仿真分析  49-52
第六章 结论  52-53
  6.1 主要结论  52
  6.2 研究展望  52-53
参考文献  53-56
在学期间的研究成果  56-57
致谢  57

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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