多径衰落信道下MIMO OFDM系统的定时同步算法

提出了一种多径衰落信道下多输入多输出正交频分复用(MIMO OFDM)系统的定时同步算法.算法将恒幅零自相关码作为训练序列,每根发射天线采用修正的循环延迟序列,在接收端分别计算本地序列和接收信号的互相关和接收信号的对称自相关,再将二者结合起来以确定定时位置.为了对抗多径信道中第1径不是最强径的情况,还采用了多径后向搜索技术,并利用可变阈值进行判决,以改善同步性能.通过仿真对算法在加性高斯白噪声信道和多径信道下的性能进行了验证和比较.     

多径衰落信道下OFDM定时同步算法的研究

利用循环前缀（CP）能量差分特性和集相关特性对已有的定时同步算法加以改进,提出了一种新的正交频分复用（OFDM）符号同步算法. 在多径衰落信道环境下,CP的能量差分特性和集相关特性在CP后部均未受到多径的破坏,所提算法优化利用了CP的这2种特性. 仿真结果表明,该算法在多径衰落信道下能获得较好的符号定时同步性能;同时消除了频偏对符号定时的影响,且在一定范围内随多普勒频移的增加,符号定时同步性能得到进一步改善.     

MIMO-OFDM系统定时同步算法的FPGA设计

对多入多出-正交频分复用（MIMO-OFDM）系统中基于训练序列的定时同步算法进行了阐述,着眼于系统定时同步算法的硬件实现,对通过FPGA（现场可编程门阵列）实现定时同步算法的复杂度按照单位时间内乘、加次数的方法进行了分析;为降低系统中定时同步算法在FPGA实现过程中的复杂度,对单个定时同步模块内部子模块以及多个定时同步模块间的关系进行了研究,提出了MIMO-OFDM系统定时同步算法的简化实现方案,并对简化方案在Xilinx公司的VirtexII Pro系列FPGA中的资源使用情况进行了统计。研究表明,简化实现方案可以用于MIMO-OFDM系统定时同步算法的硬件实现。     

B3G MIMO-OFDM系统的定时同步算法实现

为降低在定时同步算法实现时,截位对性能的影响与定时同步算法实现的复杂度,对定时同步实现时的内部子模块进行了讨论,对通过现场可编程门阵列(FPGA)实现定时同步算法的复杂度,按照单位时间内乘、加次数的方法进行了分析,并对多个定时同步模块间的关系进行了研究,提出了一种OFDM系统定时同步实现的自适应多点截位方法与2种MIMO-OFDM系统定时同步算法的简化实现方案,对实现方法在Xilinx公司的VirtexII Pro系列FPGA中的资源使用情况进行了统计,并在B3G TDD试验验证平台上进行了验证．验证结果表明,该实现方案可用于B3G TDD MIMO-OFDM系统定时同步算法的硬件实现．     

基于IEEE 802．11a改进的OFDM符号定时算法

同步技术是正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的关键技术之一,同步性能的优劣会对OFDM系统性能造成直接的影响.在系统分析同步误差对OFDM影响的基础上,针对延时自相关定时同步算法同步精度低的问题,提出了适用于IEEE802.11a标准的改进定时相关算法,并采用Matlab进行了仿真.仿真结果表明,该算法能有效克服噪声的影响,定时准确.     

基于统一信道分解的自适应MIMO技术研究

由于空间相关特性的影响,限制了多入多出(MIMO)通信系统的应用.参考统一信道分解(UCD)的信道参数反馈方法,提出了一种自适应MIMO系统.这种系统能适用于各种空间相特性.通过仿真验证了基于UCD的MIMO系统在各种空间相关特性下的性能,并讨论了反馈误差对系统性能的影响.     

基于统一信道分解的自适应MIMO技术研究

由于空间相关特性的影响，限制了多人多出（MIMO）通信系统的应用．参考统一信道分解（UCD）的信道参数反馈方法，提出了一种自适应MIMO系统．这种系统能适用于各种空间相特性、通过仿真验证了基于UCD的MIMO系统在各种空间相关特性下的性能，并讨论了反馈误差对系统性能的影响．     

一种抗窄带干扰的OFDM符号定时同步改进算法

为了提高正交频分复用(OFDM)系统定时同步的抗窄带干扰能力,利用加扰的思想对Park算法的前导符号进行了改进,并提出了新的定时测度函数. 通过TU-6多径信道下的仿真表明,在窄带干扰的影响下改进算法仍能保持尖锐的相关峰值特性,实现准确的定时估计,同时其性能会随着子载波数的增加得到提升. 此外,改进算法也降低了相关旁峰的大小,提高了定时同步的抗噪声能力.     

MIMO-OFDM系统定时与多径时延估计

提出的多入多出正交频分复用（MIMOOFDM）系统的定时估计和多径时延算法主要基于本地训练序列与接收信号的相关运算,其中引入噪声估计、一阶无限冲激响应（IIR）滤波器及删除相关值旁瓣处理,以提高定时估计精度;引入多帧联合统计,以提高多径时延估计精度. 仿真结果表明,该算法可有效抵抗频率选择性衰落信道影响,在低信噪比条件下,达到精确的定时同步;在信噪比大于6 dB,信道抽样速率为20 MHz时,多径时延估计均方误差（MSE）可达到10-7.     

基于卷积神经网络的高性能5G下行同步算法

为解决第5代移动通信系统(5G)下行同步在低信噪比和大频偏环境下成功率低的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的同步信号块(SSB)检测算法及改进的混合相关同步算法。在无先验信息的情况下,利用最大自相关准则和循环前缀的特性对无线信号进行分段,生成数据集。在此基础上,构建了适用于检测承载SSB信号片段的CNN,对任意一个SSB进行检测,实现了SSB目标区间的快速定位,减少了相关过程中的搜索范围。进一步使用改进的混合相关算法,在目标区间完成主同步信号定时同步及频偏估计。仿真结果表明,所提算法具有良好的SSB检测率和定时同步性能,能够有效抵抗噪声和频偏的影响。     

一种改进的MIMO-OFDM帧同步和载波频偏估计方法

在MIMO-OFDM系统中,每个接收天线上的信号都是多个发送天线信号的叠加,再加上多径的影响,使得帧同步比一般OFDM系统更加困难,为此提出了一种改进的用于MIMO-OFDM帧同步和载波频偏估计的正交帧头结构.通过在时域直接生成同步帧头,并在频域修正其频域特性,这种正交帧头能够区分每个发送天线到接收天线的不同到达时间,是通常的时域生成的正交帧头的改进,在保证时域正交性的同时,又具有良好的频域特性,有利于数字上变频.Matlab仿真结果表明,这种改进的帧头结构在帧同步和载波频偏估计中都有很好的性能.     

Synchronization and channel estimation for MIMO OFDM wireless LAN systems

A new preamble structure is designed for wireless LAN based on MIMO OFDM systems, which can be used for both synchronization and channel estimation. Modulatable orthogonal polyphase sequence is utilized in training symbol design regarding its correlation properties. The time synchronization and channel estimation are achieved by measuring the correlation between the received training sequence and the locally generated training sequence. Repeated training symbols are used to get carrier frequency offset (CFO) estimation. It is shown from the analysis that the accuracy of frequency synchronization is close to the Cramér-Rao lower bound. The training sequences are optimal for channel estimation based on the minimum mean square error (MMSE).     

OFDM系统在多径衰落信道下的时钟同步

为消除时钟同步误差对正交频分复用（OFDM）系统的影响，提出了一种可工作在多径衰落信道下的时钟同步方法.该方法分为时钟频偏估计和时钟频偏补偿两个步骤，在估计时钟频偏时，利用了相邻符号的相邻导频之间的相关性；在补偿时钟频偏时，采用了数字内插环路，这使得时钟同步模块可在全数字接收机中实现.该方法的一个好处是，当存在载波频偏时仍可正常工作，这说明时钟同步可在载波同步之前完成.结果表明，该方法具有足够大的时钟频偏捕捉范围，可用于IEEE802.11a系统和DVB-T系统的接收机中.     

基于并行FFT的OFDM符号定时与整数倍频偏联合同步算法

提出了一种适用于OFDM系统的符号定时同步与整数倍载波频偏（相对于子载波间隔归一化）联合同步算法,它仅采用包含一个OFDM符号的前导码来实现准确的符号定时和整数倍载波频偏估计。联合同步算法采用并行FFT算法结构,能够并行地在时域和频域对接收OFDM信号中的前导码进行并行搜索,在完成定时同步的同时给出子载波频偏的整数倍估计。计算机仿真结果表明在高斯白噪声信道以及瑞利衰落信道下,该联合同步算法在定时同步的准确性、抗噪声性能以及载波频偏估计的范围上要明显优于现有算法,并且由于采用了时频二维并行同步结构,使得联合同步算法具有更快的同步收敛速度。     

基于自相关系数插值的迭代符号定时同步

在无线数字通信系统中,全数字化接收机以固定的时钟进行采样,容易出现符号采样偏差,需要在接收端进行估计并补偿。针对符号定时估计的问题,提出了一种基于自相关系数插值的迭代符号定时同步算法。该算法分为两个步骤：粗同步与精同步。粗同步先利用零相滤波器或三相滤波器组对接收信号进行匹配滤波,再利用滑动自相关的方法对同步头序列进行相关运算,当超过同步门限时,开始进行同步跟踪对自相关系数进行峰值搜索,以确定精同步搜索区间。精同步直接在搜索区间内进行迭代搜索,迭代过程中需要先根据估计的时延值生成群时延的匹配滤波器以对接收信号进行补偿,再利用最小二乘逼近函数度量,同时,采用高斯插值的方法提高搜索速度以获取精确的估计结果。与传统算法相比,该算法降低了同步搜索过程中的计算复杂度,同时利用迭代搜索易于实现高精度的符号定时同步。仿真结果表明：对于长度为64的同步头序列,在高斯白噪声信道条件下,信噪比–2 dB时,该算法利用两次迭代即可逼近克拉美罗界;在信噪比为10 dB,针对±1/2符号周期内的采样偏差,本文算法的MSE性能均优于升余弦插值、MMSE插值与多相滤波器组算法;在瑞利信道、CCIR中等信道以及CCIR坏信道下也能进行有效的估计,适合无线数字通信系统的信道环境。     

Design and performance of the random access preamble structure for LTE-A super long-range coverage

Aiming at the uplink out-of-synchronization problem due to the long distance and the high delay between the eNodeB and the UE, a random access preamble structure is presented for the long term evolution-advanced(LTE-A) super coverage. The random access preamble structure is a new preamble sequence constructed by two different cascading Zadoff-Chu root sequences followed by the expanded cyclic prefix and guard time. Furthermore, the period auto-correlation and cross-correlation of the proposed preamble is derived and the coverage performance is analyzed. Theoretical analysis and simulation results show that the auto-correlation of the proposed preamble reaches its peak only when the delay is zero, and the coverage range is greatly improved by using the proposed preamble.     

基于子前导序列的IoT系统随机接入方案

为了降低物联网（IoT）系统中通信设备的平均接入时延,提高接入成功率,设计了一种适用于大量通信设备竞争接入的前导序列,并提出了相应的随机接入方案.该随机接入前导序列主要基于对原序列的频分复用,增加了可用的前导序列数量,从而降低了接入冲突概率,减少了接入冲突所造成的接入时延与物理上行共享信道资源的浪费.仿真结果表明,该随机接入冲突检测算法可以有效地降低IoT系统中通信设备的平均接入时延,提高通信设备的接入成功率.     

新型的IEEE 802.11n联合符号定时同步与细频偏估计算法

在以MIMO-OFDM为基础的IEEE 802.11n无线局域网系统中,引入循环移位延时(CSD)以区分不同数据流上的数据,但也给同步带来了难题.若以训练序列与接收信号相关,造成的伪相关现象会导致定时不准,影响接收机的性能.为此,通过分析802.11n所定义的前导符号结构特点和CSD的影响,提出了新型的802.11n联合符号定时同步与细频偏估计算法.仿真结果表明,其优点是不受频偏的影响,并能较好地抑制前导符号运算中伪相关结果的产生,提高检测的准确度.     

一种适用于恶劣信道的DVB-T同步系统

为了适合恶劣信道环境,提出一种符合欧洲数字电视地面广播标准的正交频分复用同步系统.通过研究各种同步误差对接收数据的影响,充分利用系统中的冗余信息,提出估计精度更高,收敛速度更快的同步算法.理论分析和实验结果表明,提出的算法比传统算法性能更优越.可以适应恶劣环境的应用.