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正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplex,OFDM)技术以其良好的性能:高频带利用率、高速的数据传输能力、强大的抗多径衰落性能,以及相对简单的信道均衡需要,OFDM技术已经成为基于无线及无线运用的核心技术。但是由于OFDM系统是由多个相互正交的子载波所构成的,而且当信号进行输出时子信道间相互叠加,因此OFDM系统更容易受到同步偏差的影响,这时就需要考虑在OFDM系统中采用同步技术。
同步技术对于任何一个通信系统来说都是至关重要的,只有实现精确的同步才能对系统传输的数据进行可靠的恢复。对于单载波系统来说,载波频率偏差只会使接收到的信号产生一定的幅度衰减和相位旋转,并且可以通过均衡器对载波频率偏差加以克服。然而作为多载波传输系统的OFDM系统,其对于同步误差将变得更加敏感。在OFDM系统中,由于频谱排列紧密,载波频率偏差将会严重破坏载波间的正交性,所引起的信号恶化远大于单载波系统,除此之外,符号定时偏差和样值定时偏差也是影响OFDM系统性能的主要因素,因而在OFDM系统中就要求精确的频率同步和定时同步。
本论文从OFDM系统原理和同步数学模型作为切入点重点分析研究了OFDM系统同步算法,阐述了载波频率偏差,符号定时偏差以及样值定时偏差对于OFDM系统性能的影响。针对基于SC算法构造的训练序列帧结构及所采用的定时估计算法会造成定时同步位置具有峰值平台、定位点模糊、定时同步不够精确的缺点,提出了一种基于SC算法的改进型训练序列帧结构及改进算法。通过将SC算法中训练序列前后两部分的搬移重复结构改进为前后两部分呈中心对称的训练序列帧结构,对算法进行相应改进,新算法不再采用SC算法中训练序列的后半部分来定义能量函数,而是采用整个训练序列长度来定义能量函数,从而构建同步度量函数,找到最佳定时同步估计点并完成定时同步。理论分析和仿真结果表明,改进算法解决了SC算法定时同步估计位置模糊、定时同步不精确的问题,改进后的算法能够确保定时同步的精确性。