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同步参数高精度估计研究

同步参数高精度估计研究

作者：杨小女解放军信息工程大学

学位级别：硕士

同步是通信信号正确解调的前提和决定性因素,而盲接收中的同步比常规通信接收具有更高的技术难度,因而对同步参数高精度盲估计进行研究具有重要的理论和实践意义。本文在前人工作的基础上,对相移键控(PSK)、正交幅度调制(QAM)信号的定... 详细信息

同步是通信信号正确解调的前提和决定性因素,而盲接收中的同步比常规通信接收具有更高的技术难度,因而对同步参数高精度盲估计进行研究具有重要的理论和实践意义。本文在前人工作的基础上,对相移键控(PSK)、正交幅度调制(QAM)信号的定时误差和载频偏差的高精度估计进行了研究,取得如下成果: 在定时估计中,首先将基于对数非线性的估计器扩展到Nyquist采样率场合中,当信噪比较低且额外带宽较小时,其估计性能优于同类估计器。本文还设计了一种适合PSK和QAM的联合结构算法,该算法利用前向定时粗估计结果作为定时反馈调整环路的初始迭代值,通过对定时误差的不断调整,最终锁定在正确的定时偏差值上。既缩短了捕获时间,又提高了估计精度,并且不依赖于载波的频偏。在MPSK频差估计方面,提出了一种基于分段DFT相位的正弦波频率估计方法,根据MPSK信号在M次方去调制后近似为单频信号的特点,利用信号分段DFT频谱的相位特性,对幅度谱最大值位置进行相位加权,其估计方差接近Cramer-Rao下界。最后再结合数字科斯塔斯环,给出了一种类似定时恢复的联合结构法,既加快了同步速度,也提高了估计精度。在频率选择性衰落信道中,由于常用的二阶循环平稳性算法存在运算量较大且估计精度不高的缺点,本文推导了K阶循环矩法,并采用频域迭代内插方法,减少了计算量,显著降低了其均方误差。对高阶QAM信号,本文设计了一种基于极性判决相位检测器和模式转换的频率/相位检测器方法;同时,针对高阶QAM信号的特点,引入一种高性能的新鉴频器与相位检测器相结合,构成先捕获后跟踪的新载波恢复结构。两种方法都增大了捕获范围,提高了稳态估计精度,通过仿真验证了这两种方法的有效性。

关键词：盲同步符号定时估计载波频偏估计修正的克拉美罗限内插滤波器频率/相位检测器

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高速移动环境下快变信道估计与设计

高速移动环境下快变信道估计与设计

作者：彭疆湖南大学

学位级别：硕士

近年来,人们在高速公路、高铁等高速移动环境下的生活日益频繁,这些环境下的交通安全问题和通信需求受到了广泛关注。论文旨在解决高速移动环境给正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统带来的问题,主要围... 详细信息

近年来,人们在高速公路、高铁等高速移动环境下的生活日益频繁,这些环境下的交通安全问题和通信需求受到了广泛关注。论文旨在解决高速移动环境给正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统带来的问题,主要围绕高速移动环境下OFDM系统中的快时变信道估计和载波频偏(Carrier Frequency Offset,CFO)估计展开研究,完成了以下工作:1.论文分析了高速移动环境对OFDM系统中信道估计的影响。为了消除车载环境下OFDM系统中由时变信道引起的载波间干扰,提出了一种改进的时变信道估计方法。方法利用泛化复指数基扩展模型拟合时变信道,模型系数由最小二乘算法估计;对均衡后的数据解映射以构造导频,并通过相邻OFDM符号间信道响应的相关性判决信道估计更新值。根据车载环境实际测试参数建立了相应的信道模型,并基于802.11p通信标准在这些模型下对所提方法进行了仿真实现。仿真结果表明,与原始方法相比,改进方法提高了系统误码性能;且频谱效率较高。2.论文分析了高速移动环境对OFDM系统中CFO估计的影响。为了消除快变信道对传统相位差法中训练序列的影响,提出将相邻采样时刻OFDM训练符号信号取共轭,然后利用共轭结果与频偏的关系式估计CFO,为此将训练序列时域值全设为“1”。仿真结果表明,改进方法在信噪比较高时均方误差性能要优于传统MOOSE算法,且优越性随信道时变性增强越来越明显。考虑传统基于最大似然估计的联合CFO与信道估计方法不适应于快变信道,研究了一种改进的基于最大似然估计的CFO估计方法。改进方法利用前导中的训练符号估计CFO。使用多项式基扩展模型拟合快变信道,并将训练符号时域值全设为“1”以减少运算量,在此基础上建立关于CFO和各径模型系数之和的似然函数,从而可以通过最大似然法较为准确地实现高速移动环境下的CFO估计。仿真结果证实了改进方法在高速移动环境下CFO估计中的有效性。

关键词：正交频分复用快时变信道模型快时变信道估计载波频偏估计

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OFDM系统信道估计技术研究

OFDM系统信道估计技术研究

作者：徐晓瑶西安电子科技大学

学位级别：硕士

为了在接收端能够正确地解调出发端信息,需要从接收数据中将信道信息准确的估计出来,因此信道估计是实现无线通信的一项关键技术。本文首先简要概述了信道估计技术的发展,重点分析和介绍了多载波中OFDM系统的信道估计技术的算法。其次,... 详细信息

为了在接收端能够正确地解调出发端信息,需要从接收数据中将信道信息准确的估计出来,因此信道估计是实现无线通信的一项关键技术。本文首先简要概述了信道估计技术的发展,重点分析和介绍了多载波中OFDM系统的信道估计技术的算法。其次,针对LMMSE算法需要知道信道的二阶分布特性缺陷,在假设信道功率谱服从指数分布,多径时延概率密度为均匀分布的信道模型下,研究了通过LS估计自适应计算信道的最大多径时延,从而获得信道的二阶分布特性的算法。同时,为了降低对信道特性假设的要求,研究了利用奇异值分解分离子空间的算法。最后,分析了小数倍载波频偏对信道估计性能的影响。给出了载波频偏和信道估计联合估计的算法,提高了载波频偏估计的准确度。给出一种双环结构来进行小数倍载波频偏估计,既提高了估计的精度,又扩大了估计的范围。采用最大似然函数迭代的方法来对当前符号进行信道估计,有利于消除载波频偏的影响。

关键词：正交频分复用信道估计线性最小均方误差估计联合估计载波频偏估计

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LTE-TDD上行链路相关技术研究

LTE-TDD上行链路相关技术研究

作者：王梅芳北京邮电大学

学位级别：硕士

为保持3G的持续竞争力,3GPP组织于2004年底启动了3G长期演进(LTE)项目,旨在获得更高速率、更低时延和更大系统容量。LTE-TDD作为TD-SCDMA的后续演进标准,频谱效率较高,是目前的研究热点之一。本文首先对LTE的研究背景进行分析,介绍了LT... 详细信息

为保持3G的持续竞争力,3GPP组织于2004年底启动了3G长期演进(LTE)项目,旨在获得更高速率、更低时延和更大系统容量。LTE-TDD作为TD-SCDMA的后续演进标准,频谱效率较高,是目前的研究热点之一。本文首先对LTE的研究背景进行分析,介绍了LTE项目计划和需要实现的性能目标。对LTE上行物理层基本原理进行介绍,包括帧结构、单载波频分复用(SC-FDMA)传输方案以及基于CAZAC码的参考信号设计。其次搭建LTE-TDD物理层上行链路仿真平台。并对DFT变换域和最小二乘法(LS)这两种信道估计算法进行仿真验证,DFT变换域算法的性能始终优于LS算法。随后对存在载波频偏的系统进行仿真,调制阶数越高的上行链路对载波频偏越敏感。为克服载波频偏对系统性能的影响,本文对载波频偏造成的信噪比损失进行理论分析,并研究分析了基于参考信号的载波频偏估计算法。该频偏估计算法适用于多用户上行链路,利用参考信号的恒模特性来减小相位噪声对频偏估计值的影响。该频偏估计算法在满足一定估计精度的前提下,估计范围可以达到[-15,15)KHz。AWGN信道下SNR大于1dB时,该算法的频偏估计误差小于10-2。即使在衰落信道下16QAM工作的SNR范围内,该算法的频偏估计误差仍然低于10-2。最后针对上行链路中信道质量信息(CQI)的Reed Muller编码方式,研究分析了快速哈达马变换译码算法。快速哈达马变换译码算法与最大似然译码算法进行仿真对比,两者性能相差不多,但快速哈达马变换译码算法能够减低运算复杂度和存储空间。

关键词： LTE-TDD 信道估计载波频偏估计 CQI译码

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GMR卫星通信系统的同步技术研究

GMR卫星通信系统的同步技术研究

作者：闫铭武汉理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展,卫星通信技术已成为通信领域不可或缺的一部分,有效的弥补了地面通信系统的不足之处,越来越受到人们的重视。卫星通信系统具有覆盖区域大、通信距离远、通信质量高和系统稳定可靠等优点,在军用通信以及民用通信领域... 详细信息

随着科学技术的发展,卫星通信技术已成为通信领域不可或缺的一部分,有效的弥补了地面通信系统的不足之处,越来越受到人们的重视。卫星通信系统具有覆盖区域大、通信距离远、通信质量高和系统稳定可靠等优点,在军用通信以及民用通信领域都得到了广泛的应用。GMR(GEO-geostationary earth orbit Mobile Radio)卫星通信系统在解调过程中,首先要进行符号定时同步,获取最佳采样时刻,然后经过载波同步后才能进行相干解调。如果存在定时误差和载波频偏会对系统的性能造成很大的影响。因此,设计性能良好的同步方案对于卫星通信系统具有重要意义,同步参数的估计算法具有极高的研究价值。为了设计出GMR卫星通信系统的同步方案,本文对同步理论进行了相关研究,分析了定时误差和载波频偏的最大似然估计理论,研究了突发信号的接收机结构和处理流程。本人结合实际研究项目,在理论研究的基础上,设计了GMR卫星通信系统的同步方案,具体完成的工作如下:(1)研究了GMR卫星通信系统的性能指标以及解调过程中的关键技术,设计了系统的解调方案。(2)研究了前馈和反馈结构定时同步算法的特点,设计了GMR卫星通信系统的定时同步环路。完成了对插值滤波器、定时控制器、环路滤波器和定时误差检测器的设计,并对定时误差检测器中的Gardner算法进行了改进,成功解决了卫星通信系统定时同步环路中存在较大时钟偏差和系统自噪声的问题。通过仿真验证了改进算法的有效性和可靠性。(3)研究了频偏估计算法,对现有算法的缺陷和优点进行了分析。针对多普勒频偏估计问题,对现有算法进行了改进,采用一步两估计思路:通过FFT变换法求出频偏的粗估计,使用频域内插法来实现频偏的精确估计。仿真结果表明,改进算法估计范围大,可以有效对抗多普勒频偏,并且具有极高的估计精度。(4)研究了载波相位估计算法。针对频偏估计后系统中存在的相偏,使用V-V算法进行捕获。仿真分析了该算法的性能,不仅在MPSK系统中具有良好性能,并且对信噪比不敏感。

关键词： GMR 符号定时估计载波频偏估计载波相位估计 Gardner

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OFDM系统同步技术研究

OFDM系统同步技术研究

作者：王雯芳西安电子科技大学

学位级别：硕士

本文简要介绍了正交频分复用（OFDM）系统的发展、特点和关键技术,在介绍OFDM技术基本原理、信道模型和分析同步误差对OFDM系统影响的基础上,对OFDM系统不同类型的符号定时同步和频偏估计算法进行了重点研究。针对无辅助数据的OFDM系统... 详细信息

本文简要介绍了正交频分复用（OFDM）系统的发展、特点和关键技术,在介绍OFDM技术基本原理、信道模型和分析同步误差对OFDM系统影响的基础上,对OFDM系统不同类型的符号定时同步和频偏估计算法进行了重点研究。针对无辅助数据的OFDM系统,提出了符号位最大似然能量比（SMLER）和ML能量比（MLER）两种符号同步改进算法,并和其它同步算法进行了比较;同时提出一种频偏估计和补偿的联合算法,该算法利用ML算法和虚载波位置的偏移实现小数频偏和整数频偏的联合估计,并和传统的ML算法进行了对比。针对利用导频符号同步的OFDM系统,首先提出采用零循环前缀法（ZCP）对一种常用的算法进行改进;接着提出一种频域训练序列构造模型,利用该模型可以获得任意重复周期的时域训练序列;最后将零循环前缀和该构造模型相结合,构成一种新的同步方法,并和原来的算法进行了对比。针对利用导频子载波同步的OFDM系统,主要针对DVB-T和DVB-H系统,提出了一种定长归一化峰值（FLUP）算法,实现模式和保护间隔的判断;并给出了一种DVB-T和DVB-H系统都适用的整体同步算法,并通过仿真证明了该算法的有效性。

关键词：正交频分复用(OFDM) 符号同步载波频偏估计 DVB-T/H

地空信道下基于OFDM/OQAM系统的时频同步算法

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计算机应用 2018年第3期38卷 741-745页

作者：唐亚欣李燕龙杨超王波认知无线电与信息处理省部共建教育部重点实验室(桂林电子科技大学) 广西桂林541004 中国电子科技集团公司第54研究所通信网信息传输与分发技术重点实验室石家庄050081

针对正交频分复用/交错正交幅度调制(OFDM/OQAM)系统无循环前缀而对时偏误差敏感,以及在具有大多普勒频移的快时变地空信道下对频偏估计要求较高的问题,提出了一种适用于地空信道OFDM/OQAM系统的自相关估计(ACE)时频同步算法。该算法中... 详细信息

针对正交频分复用/交错正交幅度调制(OFDM/OQAM)系统无循环前缀而对时偏误差敏感,以及在具有大多普勒频移的快时变地空信道下对频偏估计要求较高的问题,提出了一种适用于地空信道OFDM/OQAM系统的自相关估计(ACE)时频同步算法。该算法中符号定时采用较少的辅助序列实现快速捕获和定时,频偏估计通过优选同步自相关序列进行两次自相关运算,将两次运算估计的频偏值进行加权平均,获得最终频偏估计值。在计算机上进行仿真,其中与改进最小二乘(MLS)算法和训练序列(TR2)算法相比,ACE算法符号定时相关峰值对比度提高至原来的3倍;在飞行状态下系统误码率(BER)为10^(-2)时有10 dB信噪比增益,在地空信道到达状态下BER为10^(-3)时有3 dB信噪比增益。仿真结果表明,ACE算法进一步提升了时频同步精度和误码性能。

关键词：地空信道正交频分复用/交错正交幅度调制数据辅助符号定时载波频偏估计

基于FPGA全数字OFDM收发信机的研究与实现

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基于FPGA全数字OFDM收发信机的研究与实现

作者：黄伟北京交通大学

学位级别：硕士

正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术，引起了广泛关注。它利用许多并行的、传输低速率数据的子载波来实现高速率的通信。它的特点是各子载波相互正... 详细信息

正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术，引起了广泛关注。它利用许多并行的、传输低速率数据的子载波来实现高速率的通信。它的特点是各子载波相互正交，所以扩频调制后的频谱可以相互重叠，不但减小了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱利用率。由于OFDM的高频谱利用率、易于硬件实现、对抗频率选择性衰落和窄带干扰的能力突出等优点，它成为第四代移动通信的首选技术，是当前移动通信技术研究的热点问题。本文概括的介绍了OFDM系统的基本概念、基本工作原理和关键技术，重点讨论了如何在FPGA上实现OFDM低中频收发信机。基于这些理论知识，确定了OFDM低中频收发信机系统实现方案，并选择ALTERA公司的CycloneⅡDE2教学评估板和DK-DAP-2C70N开发套件作为FPGA硬件平台，通过使用Verilog语言对FPGA芯片硬件编程，完成具体的硬件实现。最后，针对系统的特点，制定出具体的测试方案，对所设计的系统进行了调试和性能测试。

关键词： OFDM 符号同步载波频偏估计相位同步数字上/下变频 CORDIC算法 FPGA

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UFMC系统中载波同步算法的研究与设计

UFMC系统中载波同步算法的研究与设计

作者：徐雷重庆邮电大学

学位级别：硕士

通用滤波多载波(Universal Filtered Multi-Carrier,UFMC)作为5G候选波形之一,凭借良好的带外抑制和较高的频谱利用率引起了广泛关注。UFMC作为一种多载波技术,载波频偏是影响其系统性能的一个重要因素。为了降低载波频偏对系统性能的影... 详细信息

通用滤波多载波(Universal Filtered Multi-Carrier,UFMC)作为5G候选波形之一,凭借良好的带外抑制和较高的频谱利用率引起了广泛关注。UFMC作为一种多载波技术,载波频偏是影响其系统性能的一个重要因素。为了降低载波频偏对系统性能的影响,本文拟在接收端对信号进行频偏估计,以实现载波同步。所以,本文主要围绕UFMC系统的载波频偏估计算法展开研究。基于上述背景,本文首先分析了UFMC系统的基本原理并以公式推导的形式给出了UFMC与OFDM之间的关系。同时结合子带滤波的过程,总结了UFMC系统的特点。在综合分析了现有载波同步算法的基础上,给出了可能的改进方向。其次,在分析了载波频偏产生的原因和对UFMC系统性能的影响后,本文将S&C算法应用于UFMC中,由于UFMC经过滤波后的特殊符号结构,小数倍和整数倍频偏估计的实现方法中都必须做出相应的改动。借鉴S&C算法的思想,本文提出了只使用一个UFMC符号作为训练序列的改进算法,有效地降低了同步序列的开销。改进算法通过整数倍频偏估计和小数倍频偏估计共同完成频偏估计过程。其中,整数倍频偏估计是利用谱相关的原理计算的;为了提高估计精度,重新设计了训练序列的结构用于小数倍频偏估计。通过仿真数据表明:改进算法不仅估计范围大,而且估计精度高。最后,基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)给出了载波频偏估计模块和接收机中其他关键模块的硬件实现方案。其中载波同步模块是依据改进算法的原理实现的。在实现过程中首先基于理论分析,确定算法实现的结构并将其划分为若干子模块,再通过Matlab仿真数据确定硬件语言中的数据位宽等参数。用硬件描述语言实现各个子模块并对其进行功能仿真,对比仿真结果是否与Matlab的仿真结果一致,以此验证其逻辑功能是否正确。最终将生成比特文件下载到开发板中,使用Chipscope捕获FPGA上的实时信号,完成整个系统的调试与验证。

关键词：通用滤波多载波载波频偏估计训练序列现场可编辑门阵列