dPMR接收机定时估计算法及FPGA实现

符号定时同步的准确度对数字通信系统解调性能有极大影响,dPMR通信系统要求接收机的符号同步具有快速捕获和良好跟踪性能的特点。针对该要求,提出一种定时估计算法。该算法结合前导码定时算法和数字平方滤波算法的优点,首先捕捉突发信息的前导码,使用前导码定时算法实现高精度快速定时估计,之后以384个符号为间隔,使用数字平方滤波算法实现定时估计的跟踪校正。同时提出一种结构简单的FPGA实现方案,相对于经典的同步波形匹配滤波定时算法,不仅提升了接收机的解调性能且节约了硬件资源。     

一种改进的Gardner定时同步算法

针对定时同步算法捕获时间长、稳定性差和误码率高等问题,提出一种改进的Gardner定时同步算法。分析不同插值滤波器对定时同步的影响,并选用分段抛物线插值滤波器。对QPSK调制信号进行开环和闭环分析。仿真结果表明,与现有算法相比,改进的定时同步算法捕获时间缩短0．005S,进入同步后的均方误差减小,当信噪比大于8dB时,误码率明显降低。     

一种适合突发通信的CPM定时恢复算法

针对连续相位调制(CPM)信号定时同步问题,提出一种数据辅助联合直接判决的定时恢复算法。基于CPM信号的PAM分解,由最大似然方法得到序列检测器和定时误差检测器,并构造一阶锁相环用于估计定时误差。采用数据辅助和数据重用的方法实现定时误差的捕获,运用直接判决方法进行定时误差的跟踪。仿真实验结果表明,当定时误差较大时,该算法可克服直接判决方法存在的失锁问题,实现大定时误差范围的定时估计,且降低定时估计和检测时的匹配滤波器的个数,对DVB-RCS2标准中的CPM突发信号仅用3个匹配滤波器就可以实现定时估计,具有良好的定时估计性能及较好的鲁棒性。     

一种新的突发OFDM传输系统定时和载波频率捕获联合算法

提出了一种新的正交频分多路(0FDM)传输系统定时和载波频率捕获联合算法．该算法仅需要一个训练符号，既用于定时恢复，也用于载波频率捕获，额外开销量小，因此，提出的算法适合于突发模式的0FDM传输系统．定时和频率捕获算法的实现均在时域进行，而且0FDM帧同步和符号同步能一次完成，简化了同步实现的复杂度．由于使用自相关处理，定时恢复对频率偏差具有较强的鲁棒性．此外，训练符号中参考符号的重复扩展了频率估计范围，频率捕获的范围完全满足突发0FDM传输系统的要求．仿真结果表明，即使在频率选择性衰落信道中，提出的算法也能快速地实现定时和频率捕获。     

一种SC-FDE系统中的定时捕获算法

介绍了单载波频域均衡（Single Carrier system with Frequency Domain Equalization,SC-FDE）系统中的定时同步问题,提出了一种新的定时捕获算法。算法仅使用一帧辅助数据就可以完成定时捕获,并对算法的可靠性进行了仿真。结果表明,该算法较好地解决了SC-FDE系统的接收端的定时捕获问题。     

基于IEEE 802.11a突发OFDM系统的帧同步与符号定时同步算法研究

本文对基于IEEE802.11a突发OFDM系统的帧同步与符号定时同步算法进行了研究,并对符号定时误差的影响进行了分析。针对目前许多符号定时同步算法存在着算法复杂、门限值随信号能量变化等缺点,提出了一种利用短训练符号特性的符号定时同步算法。分析和仿真结果表明,该算法能够有效地提高系统的误码性能,并且具有门限自适应、算法运算量低的特点,适合于突发OFDM系统的快速符号定时同步。     

一种短波突发信号的联合定时同步结构

基于ML前馈定时算法和Gardner反馈定时算法,设计一种适用于短波突发信号的全数字联合定时同步结构。该联合定时同步结构既具有前馈算法收敛迅速的特点,也具有反馈算法稳态误差小、跟踪能力强的特点。不同信道环境下的仿真实验表明,该联合结构算法的收敛和跟踪性能优良。     

一种基于内插法符号同步电路的设计

提出了一种新的符号同步电路结构,采用立方插值和O&M定时误差检测相结合的算法实现符号定时同步,并通过AlteraDSPBuilder完成该电路的设计、仿真和分析,将设计用AlteraStratixIIFPGA实现,应用在实际的接收机中,证明其能纠正1%的定时误差,工作时钟频率最高可达到130MHz。     

一种基于DOCSIS上行信道的自适应补偿定时同步算法

基于DOCSIS规范,在分析CM(Cable Modem)定时同步机制的基础上,文中首先提出了一种自适应补偿定时同步算法.通过准确预测定时误差发生时刻并及时给予误差补偿,该算法能够使CM在HFC网络上行TDMA信道上与CMTS建立精确的全局定时同步,为CM正确接人信道并实现业务传输提供了保证.其次,文中进一步将算法包含的乘除运算优化为加减运算,提高算法的通用性,降低其实现的复杂度.该算法目前已经应用在一款自主研发的CM SoC芯片中,实际环境测试结果表明该算法的定时精度为DOCSIS要求的10.24倍,并表现出优良的可靠性.     

OFDM系统中一种改进的符号定时同步算法

正交频分复用(OFDM)系统对同步误差非常敏感,特别是与频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、和码分多址(CDMA)等多址方式结合使用时,同步显得尤为重要。首先对OFDM系统进行了描述,然后介绍了两种传统的经典OFDM同步算法,即Schmidl&Cox算法和Park算法,针对OFDM系统中对同步要求较高的问题,提出了针对训练序列的一种新的算法,在符号同步其它性能指标不变的情况下,该算法抗噪声和抗多径性能好,符号定时同步精确,在高斯环境下定时误差很小。     

地空信道下基于OFDM/OQAM系统的时频同步算法

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10dB信噪比增益,在地空信道到达状态下BER为10^-3时有3dB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。     

一种适用于高速OFDM的符号定时同步技术

OFDM系统以其优秀的频带利用率受到了广泛的应用。就OFDM系统在高速数据传输环境下出现的符号定时同步问题与经典同步算法中的问题的不同点做了分析,针对小子载波数情况出现的不同对已有的经典符号定时同步算法做出了相应的改进。使用Matlab对其进行了仿真,可以得出在小子载波数的情况下捕获性能优于已有经典算法,是一种可以用于高速OFDM系统的符号定时同步算法。     

一种改进的OFDM符号定时同步算法

针对先前一些算法存在定时模糊以及干扰峰峰值较大的问题,提出了一种改进的OFDM符号定时同步算法。分析了先前算法问题产生的根源,设计了两种同时具备频偏估计能力的新训练符号,并给出了相应的定时尺度函数。对新算法的定时尺度函数进行了分析,得知它的定时尺度非常尖锐,几乎不存在干扰峰,而且不受循环前缀长度的影响。仿真结果表明新算法克服了已有算法的缺点,有效地提高了定时估计的精度。当信噪比大于5dB,在加性白高斯噪声信道下定时估计的均值与方差都为零,可以实现精确的定时同步。     

基于PN序列的OFDM时频同步改进算法

在训练符号辅助的正交频分复用同步算法中,训练符号中循环前缀的起始位置会出现与正确定时位置处强度相近的相关峰,从而造成定时错误。针对该问题,将现有共轭对称结构的训练符号,乘以伪随机加权因子而构造出新的同步训练符号,基于新的训练符号给出定时同步测度函数,并提出相应的定时同步算法和频偏估计算法。利用伪随机加权因子的自相关性,可有效消除循环前缀的相关峰,减少定时错误,提高频偏估计精度。理论分析和仿真结果表明,该算法在改善同步性能的同时,可降低计算复杂度。     

基于1DCNN的二阶段OFDM系统定时同步方法

针对存在多径干扰的正交频分复用系统的定时同步准确性低的问题,提出基于一维卷积神经网络（1-D CNN）的二阶段OFDM系统定时同步方法。在第一阶段,利用经典互相关方法实现路径特征初始抽取,捕获可分辨路径上的定时辅助同步点;基于定时辅助同步点构建1-D CNN网络学习第二阶段中的定时偏移;最后,结合两阶段处理,获得系统最终的定时同步偏移估计。相比于基于压缩感知的定时同步方法和基于极限学习机的定时同步方法,所研究的二阶段OFDM系统定时同步方法提高了定时同步准确性,并有效地降低计算复杂度与处理延迟。     

基于辅助数据的OFDM时间同步算法

为了实现OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)系统在任意载波频偏下的高精度同步,本文提出了一种基于辅助数据的系统定时偏移估计方法.首先,在高斯白噪声信道下,基于不具有特殊结构的辅助数据,推导了最大似然准则下的最佳同步算法;然后针对最大似然法复杂度过高的问题,设计了计算复杂度降低的次优方法;最后,采用蒙特卡罗仿真,在频率选择性瑞利衰落信道下,对得到的新算法进行了评估.实验结果表明,新方法的定时性能显著优于传统算法.     

基于FPGA的OFDM时频同步系统的设计与仿真

同步技术是OFDM中的一项关键技术.但由于无线信道的随机性,传统方法在门限设定上无法兼顾判断准确性和计算复杂度两方面性能.针对这一问题,提出了一种将相对门限和浮动门限相结合的同步判决方法,它能够在保持判断准确性的同时降低计算时的复杂度.此外,通过交叠计算训练序列相关值的方法来提高频偏估计精度.在此基础上,详细阐述了算法关键模块的电路结构和硬件实现.仿真结果表明该算法在多径信道环境下具有较高的时间同步和频偏估计精度,能够有效地降低硬件资源消耗,节省传输带宽.     

一种数据辅助的OFDM符号定时同步算法

针对正交频分复用系统的同步偏差敏感性,提出了一种新的符号定时同步算法。该算法通过新设计的训练序列结构,得到新的符号定时偏移估计函数表达式。仿真结果表明,该算法有效地克服了Schmidl、Minn和Park算法中的符号定时缺陷,并且在低信噪比下能实现更准确的同步;另外,该算法在同等条件下符号定时偏移估计的均方误差更低。     

Blind symbol timing synchronization scheme for real-time industrial wireless control network using high-speed preambleless OFDM systems over multipath fading channels

An accurate estimation of symbol timing is crucial for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) demodulation, since synchronization errors might destroy the orthogonality among all subcarriers and have greater impact on the system performance than single carrier systems. The symbol timing offset (STO) that leads to inter-symbol interference (ISI) and inter-channel interference (ICI) must be avoided as much as possible. In this paper, a novel symbol timing synchronization algorithm is proposed for OFDM systems on the basis of cyclic prefix (CP). A metric function and a positioning function have been designed by taking advantage of the correlation properties of OFDM signals. Computer simulations demonstrate that the schemes are superior because they achieve accurate timing offset estimation with smaller standard deviation (SD) and relatively lower computational complexity compared with the existing methods based on CP under high signal–noise ratio (SNR) assumption over frequency-selective channels, which can meet the real-time requirements in wireless local area network (WLAN) environments for factory automation (FA).     

SC-FDE系统中改进的粗定时同步技术

通过改变训练符号的结构和选择特殊的训练序列,提出一种改进的粗定时同步方法,将其应用于不同场景的航空信道下的SC-FDE系统。仿真结果表明,在复杂多变的航空信道环境下,该方法解决了传统粗定时同步算法Schmidl & Cox存在的定时测度峰值平台问题,定时估计误差均值趋向于0,取得了较好的定时效果和定时精度。