● 摘要
随着移动通信和无线网络需求的不断增长，越来越需要更加先进的无线传输技术，高速无线通信系统的一个最直接的技术挑战就是克服无线信道带来的严重的频率选择性衰落。正交频分复用（OFDM）技术可以很好的对抗无线信道的频率选择性衰落，目前已经成为实现未来高速无线通信中最核心的技术之一。OFDM的缺点之一就是对符号定时同步和载波同步要求比较高，小的符号定时误差将会引起相位旋转，大的符号定时误差将会引起ISI。载波频偏将会引起ICI和接收信号幅度的衰减。所以准确的符号定时同步和载波同步对OFDM接收系统而言是至关重要的。本文就OFDM系统的工作原理以及同步参数对系统性能的影响进行了较为详细的分析，在对以往同步算法进行分析的基础上提出了新的同步方法。同时针对中国移动多媒体广播（CMMB）标准，本文结合提出的新的同步方法给出了可靠的同步方案及FPGA实现。本文主要研究成果如下：1.提出的基于训练序列的改进的信号间互相关符号定时同步算法克服了T.Schmidl算法在进行信号互相关时相关峰存在的平台效应，同时也避免了H.Minn算法在信号互相关时存在多峰值的现象。该算法在AWGN信道和瑞利多径信道下均能进行准确的符号定时同步。通过与其他算法的仿真比较可以看出本文提出的改进算法的符号定时性能要优于其它基于训练序列接收信号间互相关算法。2.提出的基于训练序列的信号与本地序列相关符号定时算法是在假定已知训练序列结构的前提下提出的接受信号与本地训练序列相关的符号定时同步算法。与T.Schmidl算法和H.Minn算法相比，该算法在AWGN信道和瑞利多径信道下均能利用本地训练序列与接收信号相关产生尖锐的相关峰进行准确的符号定时同步。通过和以上提到的符号定时算法仿真比较，该算法符号定时性能要优于其它基于训练序列时域符号定时算法。3．提出的基于训练序列的改进的频偏估计算法1是在本文提出的基于训练序列改进的接收信号间互相关符号定时同步算法中提出的帧结构基础上提出的频偏估计算法。与P.H.Moose算法相比，该算法的频偏估计范围扩大了4倍，而且该算法的频偏估计是在时域进行，避免了复杂的FFT和信道估计运算。该算法在AWGN信道和瑞利多径信道下分别做仿真可以看出，改进算法1的频偏估计范围要大于提到的其它算法，同时频偏估计性能精确、稳定。4.提出的基于训练序列的改进频偏估计算法2是在本文提出的基于训练序列改进的信号间互相关符号定时同步算法基础上提出的频偏估计算法。改进算法2的频偏估计范围扩大到 ，而且该算法的频偏估计是在时域进行。该算法在AWGN信道和瑞利多径信道下分别做仿真可以看出，改进算法2的频偏估计精度要优于其它基于训练序列时域载波频偏估计算法。5.提出的利用扫频引导基于训练序列的时域频偏估计算法是在本文提出的基于训练序列的信号与本地序列相关符号定时算法的基础上提出的频偏估计算法。该算法利用扫频引导本地训练序列与接收信号相关进行整数倍频偏的估计；同时利用接收信号间的互相关来完成小数倍频偏的估计。该算法的频偏估计范围随着扫频点的增多而变大。和本文提到的其他算法相比，该算法是基于训练序列在时域进行载波频偏估计范围最大的。6.针对CMMB标准结合实际项目提出了一套完整有效的同步方案及在FPGA中的实现方法。首先利用本文提到的基于训练序列的信号与本地序列相关符号定时算法结合CMMB物理层的帧结构特点来完成CMMB的符号定时同步。针对该符号定时同步算法在FPGA中的实现，本文提出了复系数折叠匹配滤波器结构来快速完成接收信号与训练序列的相关运算；同时为了能快速准确的对相关峰进行定位，本位提出了一套完整的符号同步搜索策略。在以上完成CMMB粗同步的基础上，本文提出了利用离散导频来完成符号定时精同步的实现方法。然后采用本文提出的利用扫频引导基于训练序列的时域频偏估计算法来完成CMMB的载波同步。