LTE-V2X系统同步技术研究

作     者：杜思剑 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘光辉

授予年度：2018年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：车联网 同步 同步信号检测 符号定时 载波频偏估计 

摘      要：近年来,随着第四代移动通信系统(4G)网络进入大规模商用阶段,第五代移动通信系统(5G)成为全球研发的热点。而车联网(V2X)被认为是5G最具挑战性的应用之一,它不仅要求进行稳定性强、时延低以及安全可靠的通信,而且必须在许多应用场景下提供高数据传输速率。因此,5G需要采用一系列不同的技术来支持V2X的使用,从而使得自动驾驶车辆能够高效地行驶。同步技术作为通信系统接收端的关键技术,在V2X系统中面临着新的挑战。并且与传统的通信系统相同,V2X系统对同步错误也比较敏感,同步误差会引起系统信噪比的损失,对系统的性能造成严重的影响,故V2X系统的同步技术亟待研究。针对V2X在高载波频率、低信噪比以及高速移动环境下同步精度不高的问题,本文以基于长期演进(LTE)的LTE-V2X系统为研究对象,对其同步技术开展研究,在传统同步算法的基础上,利用LTE-V2X系统自身特性对同步算法进行相应地改进,进而满足LTE-V2X系统复杂信道环境的同步性能需要。本文所做的主要工作如下所示:(1)为了在低信噪比时达到较高的同步信号检测精度,深入研究主同步信号检测技术,在分析了 LTE-V2X系统同步信号特性之后,根据其特有结构研究了改进的主同步信号检测算法,较大地提高了同步信号检测算法对抗高多普勒频移和噪声的能力,并且在低于标准规定的信噪比时就能达到同步信号的检测目标。(2)在研究传统循环前缀(CP)自相关算法的基础上,对LTE-V2X系统基于CP的粗同步算法进行改进,设计了三种改进算法,其中利用解调参考信号(DMRS)进行二次相关的方法能够较大地提升基于CP的粗同步算法的鲁棒性,而且使得不同信道环境下粗符号定时同步的误差控制在CP长度的30%之内。(3)为了提升高速移动环境下的载波频偏估计性能,研究了 LTE-V2X系统的载波频偏估计算法,分析对比了基于DMRS的两种载波频偏(CFO)估计算法和基于CP的CFO估计算法,并对三种CFO估计算法的性能进行仿真,结果表明基于CP的CFO估计算法性能最好,在多种信道环境下的CFO估计范围和估计精度均能在较低信噪比下达到系统要求。