MIMO OFDM系統(tǒng)同步、信道估計(jì)與MIMO解碼的研究.pdf

1、本論文工作從基帶OFDM系統(tǒng)開(kāi)始，研究了基帶OFDM系統(tǒng)同步模塊中幀同步、載波同步與符號(hào)同步的處理任務(wù)。在完成了幀同步、載波同步算法仿真的基礎(chǔ)上，在XilinxFPGA目標(biāo)開(kāi)發(fā)平臺(tái)上完成了幀同步和載波同步硬件模塊實(shí)現(xiàn)與測(cè)試。在載波同步模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程中，改進(jìn)設(shè)計(jì)了ML載波同步算法，提出通過(guò)聯(lián)合相關(guān)平均和角度平均來(lái)進(jìn)行載波頻率偏差估計(jì)。Matlab仿真結(jié)果表明在只利用短訓(xùn)練符號(hào)進(jìn)行ML載波同步處理的情況下，使用聯(lián)合相關(guān)平均和角度平均的算法可

2、以比相同相關(guān)長(zhǎng)度下只使用相關(guān)平均的算法獲待更為準(zhǔn)確的同步估算結(jié)果。在相同估計(jì)均方誤差要求下新算法大約能夠節(jié)省2-3dB信噪比。進(jìn)一步的硬件測(cè)試結(jié)果表明了，在從100kHz-200kHz的6個(gè)載波頻率偏差測(cè)試點(diǎn)上，采用聯(lián)合相關(guān)平均與角度平均估計(jì)算法所設(shè)計(jì)的硬件載波同步模塊的頻率偏差估算結(jié)果與用該算法在Matlab算法級(jí)仿真上所獲得的結(jié)果之間最大誤差只有0.33％。 在時(shí)域符號(hào)同步處理過(guò)程中，針對(duì)傳統(tǒng)交叉相關(guān)符號(hào)同步算法容易受到載波

3、頻率偏差干擾而造成定時(shí)位置不準(zhǔn)的問(wèn)題，本論文提出了一種新的對(duì)稱交叉相關(guān)符號(hào)同步算法。對(duì)稱交叉相關(guān)符號(hào)同步算法通過(guò)對(duì)稱結(jié)構(gòu)有效地消除了符號(hào)同步過(guò)程中載波頻率偏差的干擾，仿真結(jié)果表明即使在很大載波頻率偏差的情況下，該算法也可以捕捉到準(zhǔn)確的符號(hào)同步位置。同時(shí)對(duì)稱交叉符號(hào)同步算法并不依賴于特殊的訓(xùn)練符號(hào)內(nèi)容，因此可以很容易地被應(yīng)用到多種OFDM系統(tǒng)中，完成了對(duì)稱交叉相關(guān)算法在802.16a和802.11a兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下的性能仿真，結(jié)果表明在信道信噪

4、比滿足一定條件的情況下該算法都可以獲得準(zhǔn)確的同步結(jié)果。 通過(guò)對(duì)SISOOFDM系統(tǒng)接收機(jī)同步模塊處理的深入研究，在將基帶SISOOFDM擴(kuò)展為4發(fā)送4接收的空間復(fù)用SDMMIMOOFDM系統(tǒng)后，研究了充分利用多條接收支路上的數(shù)據(jù)進(jìn)行MIMOOFDM系統(tǒng)中多支路聯(lián)合同步處理的結(jié)構(gòu)。在同步結(jié)果相對(duì)較為寬松的幀同步處理中，采用了RS、EGC以及HybridRS/EGC算法進(jìn)行多支路之間的聯(lián)合幀同步處理。而在同步結(jié)果精確度要求較高的載波

5、同步處理中，在RS、EGC、HybridRS/EGS算法的基礎(chǔ)上又改進(jìn)設(shè)計(jì)了HybridOS/EGC和HybridOS/OC聯(lián)合載波同步算法，仿真結(jié)果表明在4*4系統(tǒng)中，利用4條接收支路中的2條進(jìn)行HybridOS/OC聯(lián)合載波同步就可以獲得接近于同時(shí)利用4條接收支路進(jìn)行EGC載波同步的性能，從而節(jié)省了同步處理所需占用的資源。 建立了基于802.11a標(biāo)準(zhǔn)的4發(fā)送4接收空間復(fù)用SDMMIMOOFDM系統(tǒng)仿真模型，在該模型的基礎(chǔ)上

6、完成了多種MIMO信道估計(jì)與解碼算法的仿真比較研究。仿真結(jié)果表明，MLD算法的性能在多種解碼算法中是最好的，但相應(yīng)的算法計(jì)算復(fù)雜度也最大，計(jì)算量隨著發(fā)送支路的增加呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，特別在采用較大星座圖進(jìn)行調(diào)制的情況下增加就更加明顯。MMSESIC和ZFSIC算法通過(guò)優(yōu)化解碼順序和迭代符號(hào)干擾消除使解碼性能有了顯著提高，但相應(yīng)的在接收機(jī)MIMO解碼模塊中需要增加數(shù)據(jù)反饋結(jié)構(gòu)。線性解碼算法中MMSE算法通過(guò)最小化解碼均方誤差、削弱背景噪聲使解碼