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

1、本論文工作從基帶OFDM系統(tǒng)開始，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)開發(fā)平臺上完成了幀同步和載波同步硬件模塊實現(xiàn)與測試。在載波同步模塊的設(shè)計過程中，改進設(shè)計了ML載波同步算法，提出通過聯(lián)合相關(guān)平均和角度平均來進行載波頻率偏差估計。Matlab仿真結(jié)果表明在只利用短訓(xùn)練符號進行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。在相同估計均方誤差要求下新算法大約能夠節(jié)省2-3dB信噪比。進一步的硬件測試結(jié)果表明了，在從100kHz-200kHz的6個載波頻率偏差測試點上，采用聯(lián)合相關(guān)平均與角度平均估計算法所設(shè)計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算法級仿真上所獲得的結(jié)果之間最大誤差只有0.33％。 在時域符號同步處理過程中，針對傳統(tǒng)交叉相關(guān)符號同步算法容易受到載波

3、頻率偏差干擾而造成定時位置不準(zhǔn)的問題，本論文提出了一種新的對稱交叉相關(guān)符號同步算法。對稱交叉相關(guān)符號同步算法通過對稱結(jié)構(gòu)有效地消除了符號同步過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)確的符號同步位置。同時對稱交叉符號同步算法并不依賴于特殊的訓(xùn)練符號內(nèi)容，因此可以很容易地被應(yīng)用到多種OFDM系統(tǒng)中，完成了對稱交叉相關(guān)算法在802.16a和802.11a兩個標(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。 通過對SISOOFDM系統(tǒng)接收機同步模塊處理的深入研究，在將基帶SISOOFDM擴展為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)果相對較為寬松的幀同步處理中，采用了RS、EGC以及HybridRS/EGC算法進行多支路之間的聯(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)上又改進設(shè)計了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條進行HybridOS/OC聯(lián)合載波同步就可以獲得接近于同時利用4條接收支路進行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)的算法計算復(fù)雜度也最大，計算量隨著發(fā)送支路的增加呈指數(shù)級增長，特別在采用較大星座圖進行調(diào)制的情況下增加就更加明顯。MMSESIC和ZFSIC算法通過優(yōu)化解碼順序和迭代符號干擾消除使解碼性能有了顯著提高，但相應(yīng)的在接收機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算法通過最小化解碼均方誤差、削弱背景噪聲使解碼