基于最大似然算法的OFDM同步技术研究

同步问题是卫星通信中的一个关键问题,直接关系到通信系统的性能。文中简要介绍了OFDM的同步技术,主要讨论了符号定时同步和载波同步。最大似然估计算法在OFDM符号定时同步和载波频率同步中得到了广泛的应用,通过最大似然估计方法,避免了基于导频符号的同步估计带来的频率和功率资源的浪费,通过仿真可以看到,能够很好地实现OFDM系统的符号同步和载波同步。     

长时延环境下多普勒频偏估计与补偿技术

长时延信道模型中相对多普勒频偏比一般的无线信道要大若干个数量级.典型的长时延信道有:水声信道,卫星通信信道等.水声信道中多普勒频偏不仅表现在频域上,还表现在时域上的压缩和扩展.文中对水声OFDM系统中宽带多普勒频偏提出了估计与补偿算法,可以有效消除宽带多普勒频偏的影响.     

Joint low‐complexity equalization and CFO estimation and compensation for UWA‐OFDM communication systems

Frequency synchronization has a great importance in preserving the performance of the underwater acoustic (UWA) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems. The carrier frequency offset (CFO) estimation can be blind or data‐aided. In this paper, the Zadoff‐Chu (ZC) sequences are used for OFDM synchronization in UWA communications, and they are compared with different data‐aided algorithms. We propose a low‐complexity algorithm for CFO estimation based on ZC sequences. Also, a joint equalization and CFO compensation scheme for UWA‐OFDM communication systems is presented. Simulation results demonstrate that the proposed CFO estimation algorithm allows estimation of the CFO accurately with a simple implementation in comparison with the traditional schemes. Also, the performance of the UWA‐OFDM system can be preserved in the presence of frequency offsets.     

OFDM水声通信中基于SPM原理的载波频偏估计

水声通信中由水声信道的时变性或本地振荡器失配所引起的载波频偏(CFO)非常普遍,这使得正交频分复用(OFDM)在高速通信中的应用面临严重挑战.因为CFO破坏了OFDM子载波间的正交性,产生严重的子载波间干扰(ICI),从而使得系统无法工作.针对这一问题,提出了一种基于信号相位匹配(SPM)原理的OFDM载波频偏估计方法...     

OFDM数字接收机的符号定时同步算法研究与仿真

同步技术是OFDM的关键技术之一,同步实现方案优劣对OFDM性能有举足轻重的影响,而符号的时间同步偏差则会导致码间干扰(ISI).OFDM系统的符号定时同步又可以分为粗估计和细估计两个阶段.主要对基于循环前缀的符号同步粗估计及基于频域导频符号细估计算法进行了深入的研究及仿真分析.     

Detection, Synchronization, and Doppler Scale Estimation with Multicarrier Waveforms in Underwater Acoustic Communication

In this paper, we propose a novel method for detection, synchronization and Doppler scale estimation for underwater acoustic communication using orthogonal frequency division multiplex (OFDM) waveforms. This new method involves transmitting two identical OFDM symbols together with a cyclic prefix, while the receiver uses a bank of parallel self-correlators. Each correlator is matched to a different Doppler scaling factor with respect to the waveform dilation or compression. We characterize the receiver operating characteristic in terms of probability of false alarm and probability of detection. We also analyze the impact of Doppler scale estimation accuracy on the data transmission performance. These analytical results provide guidelines for the selection of the detection threshold and Doppler scale resolution. In addition to computer-based simulations, we have tested the proposed method with real data from an experiment at Buzzards Bay, MA, Dec. 15, 2006. Using only one preamble, the proposed method achieves similar performance on the Doppler scale estimation and the bit error rate as an existing method that uses two linearly-frequencymodulated (LFM) waveforms, one as a preamble and the other as a postamble, around each data burst transmission. Compared with the LFM based method, the proposed method works with a constant detection threshold independent of the noise level and is suited to handle the presence of dense multipath channels. More importantly, the proposed approach does not need to buffer the whole data packet before data demodulation, which facilitates future development of online realtime receivers for multicarrier underwater acoustic communications.     

基于数据样本方差的正交频分复用水声通信多普勒频移估计方法

针对正交频分复用(OFDM)水声移动通信易受时变多普勒频移影响的缺点,该文提出一种基于数据样本方差的多普勒频移估计方法。利用前序符号的信道估计值恢复当前符号的有效数据序列及其频域分集副本,计算分集副本与数据序列的比值并搜索该比值序列在不同多普勒补偿因子下的方差,选取方差最小时对应的补偿因子作为多普勒频移估计值,利用稀疏贝叶斯学习和判决反馈信道估计算法获得修正后的信道频域响应并传递给后序符号,实现对多普勒频移的实时跟踪。数值仿真验证了该方法的可行性和优越性,海上试验证明,该方法实现了基于无人水下航行器的OFDM水声移动通信,能够对时变多普勒频移进行有效估计。     

一种改进的OFDM水声通信频偏估计算法

在OFDM水声通信中,由于OFDM系统对频率偏差的敏感性和水声信道的复杂性,载波频偏估计显得尤为重要。本文首先研究了Song和M engali两种频偏估计算法,提出了一种改进的反馈重复频偏估计算法,该算法不仅保持了高精度,增大了估计范围,而且运算复杂度也较小。还在理想条件下对这种改进算法与以上两种算法进行了性能分析比较。此外,还在多径衰落的水声信道下对Song算法和改进方法进行了仿真比较。     

PIP—OFDM系统中的时间和频率同步算法

同步是OFDM技术必须解决的问题之一,且传统的同步算法只有当信噪比很大时才能达到很好的效果。该文研究了一种新的PIP—OFDM系统,它是将一种特殊的带内预编码导频信号加入到一般的OFDM系统中,保证系统在低信噪比情况下也能获得很好的同步。对小数倍载波频率粗同步和时间同步估计算法进行了改进,并应用于新的系统。仿真结果表明,改进的算法能够更好的对频率和时间进行估计,从而使得系统能够获得很好的同步性能。     

OFDM信号定时同步参数的盲估计算法

该算法通过联合多个正交频分复用（OFDM）符号对定时同步参数进行估计。该算法不需要额外的数据辅助,主要利用接收信号循环前缀的相关性,通过计算接收信号的联合相关函数,并利用搜索其峰值来实现OFDM信号的定时同步。该算法分为定时粗估计和定时细估计,利用定时细估计能精确进行OFDM信号的定时同步。仿真结果表明该算法在低信噪情况下估计精度较高,适合实际信号的应用。     

时域均衡在OFDM水声通信系统中的应用

为了对抗水声信道时延扩展大于循环前缀长度时引起的码间串扰问题,在基本的OFDM水声通信系统接收端进行DFT变换前加入相对较短的时域均衡器来限制信道冲激响应的长度。分析了基于MMSE准则的时域均衡算法的实现过程以及算法的复杂程度,对该算法在水声环境下的性能进行了仿真分析,并比较了影响系统性能的因素。结果表明通过加入时域均衡器能够有效对抗信道严重的时间离散性,改善OFDM水声通信系统在循环前缀不足时的系统性能。     

Turbo Detection for MIMO–OFDM Underwater Acoustic Communications

An experimental investigation on turbo detection for multiple-input multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) underwater acoustic communications, is presented in this paper. In our detection scheme, the linear symbol estimation benefits from a hybrid soft interference cancelation and a reliability-based detection ordering enabled by the a priori information at the equalizer input. The proposed MIMO–OFDM detector is tested by field trial data collected in the SPACE08 and the ACOMM10 undersea acoustic communication experiments, where convolutional code was adopted in SPACE08 and binary low-density parity-check (LDPC) code was used in ACOMM10. Experimental results show that for both sets of trial data, turbo detection achieves much better performance than the conventional non-iterative detection. Moreover, the results provide guidance on the selection of system parameters including the subcarrier number, the iteration numbers for both the turbo equalization and the LDPC decoding, for achieving a good complexity-performance tradeoff.     

Ad Hoc网络中的一种调制方式

目前移动自组织网(Ad Hoc network)被越来越多的方面应用,对它的研究也越来越多地被关注.由于网络中安全性的特殊需求,在物理层采用一种跳频正交频分复用调制方式.而对于跳频OFDM最关键的就是同步问题,在文中采用一种最大似然估计算法对频率和时间偏移进行联合估计,并分析其性能.     

MIMO OFDM短波无线通信的频率同步技术研究

多输入多输出(MIMO)技术是最近几年发展起来的无线通信技术。目前利用MIMO技术提高短波通信的传输速率和可靠性的研究已经开展。论文着重研究了MIMO OFDM短波无线通信的频率同步技术,利用频域正交的训练序列完成了系统各个发射/接收天线对之间频偏不同时的载波频偏估计。     

一种改进的MIMO-OFDM帧同步算法

定时同步和频率同步是影响MIMO—OFDM系统性能的关键因素。提出一种改进的帧同步算法并分析其仿真结果。仿真结果表明：该算法能够消除传统帧定时算法的平台效应,在提高帧同步精度的同时,对系统小数倍频偏估计性能也有所提高。     

突发模式OFDM的同步技术

同步是OFDM系统的基本技术。介绍了时域相关获得突发及符号同步的方法,以及频域差分调制快速估计整数频偏和小数频偏的方法。依据估计结果对频偏进行补偿,可保证采用廉价晶振所实现系统的解调性能。同步捕获后则通过锁相环技术跟踪长突发的同步变化。     

基于MIMO-OFDM的高速水声通信技术研究

OFDM技术可以对抗水声信道中的多径传播并能实现高的频谱效率,空时编码技术则能够获得空间增益并对抗信道衰落。文中在分析OFDM同步误差和空时分组编码原理的基础上,将这两种无线新技术应用于高速水声通信中,设计实现了一个基于MIMO-OFDM技术的高速水声通信系统,并着重讨论了系统同步的实现方法。湖上实验证明了方案的有效性。     

基于CAZAC序列的水声通信技术研究

针对CI/OFDM系统对同步的敏感要求,提出了一种基于CAZAC序列的时频同步算法。该算法不仅可以实现定时同步,还可利用定时同步的相关结果和循环相关的原理实现小数倍频偏和整数倍频偏的估计与补偿。仿真和实验结果表明,在水声信道下,该算法具有良好的时频同步性能。     

使用PRONY方法的OFDM频偏估计

对OFDM频偏的盲估计算法进行了研究,采用PRONY方法,利用对OFDM码元的过取样来构成估计所需的空间。着重对多径环境下的性能进行了仿真,证明该方法在多普勒频移下有较好的性能,并进一步分析了估计性能与过采样倍数的关系。     

基于IEEE802.11a OFDM同步算法的FPGA实现

同步是OFDM系统中至关重要的一个环节,目前已有很多针对OFDM系统的同步算法,大致可以分为3类:基于嵌入符号中的导频、基于前导序列和基于循环前缀。提出了具体针对IEEE802.11a帧结构的同步算法(包括时间定时和频偏估计及纠正)。详细阐述了该算法各个模块FPGA的具体实现,具有复杂度低,便于工程实现的特点。