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近年来,OFDM(正交频分复用)技术以相较于传统单载波技术在抵抗多径衰落和增加频谱利用率等方面的巨大优势引起了广泛关注,MIMO(多输入多输出)技术通过在发送端和接收端采用多根天线获得很高的信道容量和空时增益。两种技术的结合(MIMO-OFDM)作为B3G/4G系统的关键技术,已经被广泛应用到IEEE802.11a、802.16e和3GPPLTE等系统中。然而采用正交频分复用技术为核心的MIMO-OFDM系统在时间偏差和频率偏差方面非常敏感,时频同步问题是系统必须首要解决的问题。集中式系统中发送端和接收端的天线放置在一起,只存在一个时间偏差和频率偏差;分布式系统中发送端和接收端的天线分散放置,必须考虑天线间延时和载波频偏。本文的将分别针对这两种系统结构进行同步算法研究分析,并提出改进的同步算法进行仿真分析。
文章首先研究并仿真分析了两种不同类型MIMO-OFDM系统模型已有的同步算法。针对集中式MIMO-OFDM系统模型中经典的MODY算法、WY算法,分布式MIMO-OFDM系统模型中经典的UPSP算法、WPS算法进行了重点研究仿真,通过分析仿真结果,指出了这些同步算法存在的优势和不足。
在集中式MIMO-OFDM系统中,提出了基于ZC序列共轭结构的改进定时同步算法。基于ZC序列在时域和频域良好的相关特性,改进算法通过将定时同步两步过程结合为一步,减少了运算量,同时结合多径信号干扰的处理方案,也提高算法在多径衰落信道下定时准确率。仿真结果表明改进的算法相较MODY算法和WY算法在AWGN信道和多径衰落信道的同步性能都得到提高。
针对分布式MIMO-OFDM系统,给出了一种每根发射天线采用频域区分,时域不同周期的训练序列的同步算法。改进算法的同步训练序列在频域只占用一个OFDM符号的长度,减小了同步训练序列对系统资源的损耗,并且在时域可以产生不同周期地对称共轭序列。通过仿真结果表明,提出的同步算法方案的算法估计精度高、计算复杂度低,同步训练序列的频谱资源消耗低,而且算法的载波频率偏差(CFO)估计范围能够灵活扩展去应对更大的CFOs。