一种基于代价函数的正交频分复用中符号同步与频偏估计算法

本文利用正交频分复用（OFDM）帧结构的特点，引入代价函数，推导出了一种符号同步算法和频偏估计算法，并从理论上分析了在存在频偏的情况下，符号同步可以独立于频偏估计。计算机仿真表明，该算法具有较好的同步和频偏估计性能。     

多径衰落信道下的OFDM时频联合同步算法

符号定时和载波频率偏差将严重影响OFDM系统的性能。基于具有重复结构的CAZAC序列,提出了一种仅利用一个CAZAC符号实现符号定时、整数倍频偏与小数倍频偏估计的同步算法。这种算法在完成粗定时同步的同时得到整数倍频偏估计,然后根据整数倍频偏估计值对定时估计进行修正,最后完成小数倍频偏估计。分析与仿真结果表明,该算法相对经典算法,不但提高了传输效率,还显著改善了OFDM系统的定时与频偏估计性能,相比CAZAC序列算法,提升了多径信道下的同步性能。     

利用CAZAC序列共轭对称性的OFDM时频同步算法

符号定时和载波频率偏差将严重影响OFDM系统的性能。基于具有重复结构的CAZAC序列,提出了一种仅利用一个CAZAC符号实现符号定时、整数倍频偏与小数倍频偏估计的同步算法。首先,所提算法在完成粗定时同步的同时得到整数倍频偏估计。然后根据整数倍频偏估计值对定时估计进行修正,最后完成小数倍频偏估计。分析与仿真结果表明,该算法相比于传统PARK算法,不仅完成了定时估计,而且得到了频偏估计;相对于经典SC算法,不但提高了传输效率,还显著改善了OFDM系统的定时与频偏估计性能;相比于利用CAZAC序列的同步算法,提高了算法的估计精度以及对多径信道的适应性。      

UFMC-MIMO系统中一种干扰消除算法

通用滤波多载波(UFMC)作为5G最具潜力的候选波形之一,它的优势在于比正交频分复用(OFDM)具有更低的带外泄露,且发送时不需要添加循环前缀(CP),还能与多输入多输出(MIMO)系统良好地兼容。然而现有对UFMC的研究多数停留在单输入单输出(SISO)系统,已不能满足5G及未来通信系统的需要,因此对UFMC-MIMO系统的研究具有重要意义。本文提出一种利用Walsh码设计的特殊训练结构对UFMC-MIMO系统进行定时同步的算法,首先对各信道进行定时同步,再对经过定时同步后的信号作频偏估计得到各发送天线与接收天线的频偏估计值,最后在时域对信号进行频偏补偿,从而达到降低或消除定时频偏对信号传输的影响。本文基于2×2的UFMC-MIMO系统进行仿真,结果表明该算法能够有效降低信号误符号率和显著提升系统的抗干扰性能。     

一种改进的GFDM时频同步算法

针对广义频分复用( GFDM)系统对符号定时同步要求较高的问题,提出了一种新的基于前缀码的同步算法。在接收端,在获取粗略定时信息的基础上,利用前缀码前后两部分的相位差实现载波频偏估计,并对接收序列的频率偏移进行纠正,然后通过纠正后序列与已知发射前缀的互相关函数实现精确的符号定时估计。由于该前缀码具有共轭对称的特性,使其避免了“平顶效应”的出现。结合5G中低时延高可靠场景,在频率选择性信道中对其进行仿真,并通过均方误差对其性能进行了评估。理论分析及仿真结果表明,该算法相对于原算法具有更好的定时同步性能和更低的复杂度,提升了GFDM系统的整体性能。     

MIMO OFDM系统中同步和信道的联合估计

提出了一种MIMO OFDM系统的定时恢复、频率同步和信道估计的联合算法。为了减少算法的复杂度，算法分两步完成：首先利用接收信号的自相关函数进行粗同步和信道估计，得到时延和频偏的粗估计，然后在粗估计基础上采用最大似然准则进行精确的同步和信道估计。仿真结果表明，该算法能够达到很好的效果，系统误码率接近已知信道响应时的情况。     

一种新的定时和频偏联合估计算法

提出了一种新的正交频分复用(OFDM)系统定时和频率同步联合算法.该算法仅需要一个训练符号就可以完成定时和频偏估计,额外开销量小,定时和频率同步的实现均在时域进行,简化了同步实现的复杂度.由于使用自相关处理,定时同步对频率偏差具有较强的鲁棒性.与以往的定时同步算法相比,该算法避免了定时平台和多峰值的出现,即使在非常低的信噪比下,其定时测度都是一个尖脉冲.仿真结果表明,该算法能快速地实现定时和频率同步.     

一种改进的LTE系统下行同步算法

LTE(Long Term Evolution)系统中,作为小区搜索的第一步,符号定时算法需要具备很强的鲁棒性。为了进一步增强现有符号同步算法的抗频偏性能,提出了一种优化的符号同步算法。该算法一方面保持已有分段相关同步算法的优点,同时考虑结合预频偏处理来进行符号定时与粗频偏的联合估计,再将多个相关运算集做叠加处理。理论分析和仿真实验结果表明,在多径信道下,所提算法在完成符号定时和粗频偏估计的同时,大大提高了系统抗频偏性能。     

Preamble and Pilot Design with Computationally Efficient Synchronization and Cell Search Algorithms in Cellular OFDM Systems

A computationally efficient initial synchronization technique is introduced in cellular orthogonal frequency division multiplexing downlink systems, which includes symbol timing estimation, frequency offset estimation, frame synchronization, and cell search. Novel preamble and pilot structures are proposed and a simple three-step synchronization scheme is developed based on a variety of practical conditions such as low computational complexity, time-varying frequency selective fading, limited preamble length, low peak-to-average-power ratio, and noncoherent synchronization with no channel estimation. The proposed three-step synchronization is sequentially described as (1) joint timing and frequency synchronization, (2) frame synchronization and preamble pattern identification (ID), and (3) pilot group ID. Simulation results show that the proposed technique nicely works even at low signal-to-interference-and-noise ratio regions.     

一种基于前导序列的OFDM信息调制技术

OFDM系统中的前导序列通常被设计用于接收端的定时同步和频偏估计,并不包含任何有效的比特信息。在前导序列中调制比特信息的设计方式一定程度上能够提升通信系统的频谱效率,并拓展了前导设计的功能。通过对CAZAC序列进行相位旋转和循环移位处理,提出了一种新的在前导序列设计中嵌入信息数据的方案。调制信息后的CAZAC序列仍具有恒包络特性和良好的周期自相关性,并设计了相应的时频同步算法和信息提取方法。相比已有方案,所提的前导设计方式在不影响定时同步和频偏估计性能的情况下,提高了信息承载能力。分析与仿真结果表明,对于相同长度的前导序列,所提方案在信息承载量和传输可靠性方面均优于现有方法,同时可以取得较好的定时同步与频偏估计性能。     

Fast Synchronization and Channel Estimation for OFDM Systems

A joint synchronization and channel estimation scheme is proposed for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. In the proposed scheme, the integer frequency offset, fine timing offset and channel estimation are estimated based on the characteristics of the chirp signals. The main contributions of the paper are: the more robust ability to find the actual first path instead of the strongest path on the assumption of repeated chirp waveforms in the timing synchronization approach, and the lower computational complexity with high performance in the channel estimation approach. Moreover, we analyze the performance of the proposed method and check it via Monte Carlo simulations. The simulation results show that the proposed method can achieve good performance for both synchronization and channel estimation in frequency selective channels.     

一种低信噪比SMCC+系统快速同步算法

本文基于中国数字广播电视标准候选方案之一的同步多载波扩频(SMCC )系统,提出了一种低信噪比下高速(250km/h)移动环境的快速同步算法。该算法利用巴克码组码片重复而成的短PN序列产生同步信号,解决了常规同步算法中同步信号多个峰值易误判、门槛值难以选择、频偏估计范围不够大以及低信噪比下同步难等缺点。仿真证明,在-20dB信噪比以上的高速移动AWGN信道和瑞利多径衰落信道环境,与常规算法相比,该法时间同步性能更优,频偏估计范围更大。     

一种可靠的OFDM系统时间和频率同步方案

在无线信道中,由于多径和频偏的存在,影响了OFDM系统中同步的准确性.结合中国移动多媒体广播(CMMB)信道帧结构、调制及其信道,提出了一种适用于多径衰落信道、高频偏的OFDM系统时间和载波频率同步方案,能准确地完成帧同步和频偏估计.     

基于CAZAC序列的低复杂度抗频偏同步算法

提出了一种基于恒包络零自相关(CAZAC)序列的低复杂度抗频偏同步算法,适用于突发正交频分复用(OFDM)系统.由CAZAC序列构造一种新型前导序列,利用该序列的组合特性,推导其简化的定时度量函数,进而利用时延相关和对称相关特性实现精确稳定的定时同步.进一步地,基于所构造的前导序列,提出了一种联合循环前缀的加权频率同步...     

电力线通信中OFDM同步改进算法研究

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是一种能够有效对抗电力线通信中的频率选择性衰落、多径和窄带干扰的技术,而OFDM技术对同步偏差十分敏感,微小的同步偏差也会影响OFDM系统的性能.针对电力线通信中OFDM系统的同步问题,给出一种基于恒包络零自相关(CAZAC)序列的时频同步的方法.MATLAB仿真表明,所提算法在减少运算量的基础上能很好地完成符号同步和频偏同步,明显改善电力线中OFDM的同步性能.     

MIMO-OFDM系统训练序列构造及其同步方法

针对MIMO-OFDM系统对同步错误率和载波频偏特别敏感问题,本文提出了MIMO-OFDM系统训练序列构造及其同步方法.该同步方法设计的训练序列由两个结构不同的序列构成：第一个序列利用重复性构成,第二个序列利用反对称性构成,其构造训练序列中的β因子影响系统定时同步性能.在接收端,利用训练序列和本地数据信号进行互相关获取定时同步,在获取精确地定时同步后进行小数频偏估计和整数频偏估计,其整数频偏估计范围可达到1/4带宽.通过理论分析和仿真表明：本文提出的同步新方法比常规方法有更好的同步性能,并且降低了系统计算复杂度.     

OFDM系统中同步问题的研究

OFDM系统的实现还存在着一些方面问题,如：同步问题尤其是频偏,峰值功率与平均功率比值过高,器件的非线性化等。OFDM系统对同步偏差敏感是本文讨论的重点,尤其是频偏。因此怎样获得准确的符号定时和载波频偏估计对OFDM系统性能至关重要。本文围绕OFDM同步过程中的符号定时和载波频率偏差问题进行描述,在分别介绍同步过程中捕获和跟踪两个阶段各自一些典型算法基础上,对一种基于保护间隔／循环前缀（PI／CP）的联合实现符号定时和载波同步最大似然估计（MLE）算法进行叙述并仿真。     

一种OFDM定时同步与载波频偏估计算法

本文提出一个有效的利用周期性前导字的OFDM定时同步与频偏估计算法.算法分为两个步骤,首先根据前导字的特殊结构对Schmidl&Cox算法进行改进,将Schmidl&Cox算法中平台的检测变成单个峰值的检测,并由单峰的位置和复值可同时准确地估计符号定时和分数倍频偏;然后提出"相位差分序列",利用该序列的相关性对整数倍频偏进行估计.文中针对AWGN信道和SUI信道对算法进行了仿真,结果表明本文算法较其它算法具有更好的估计性能和鲁棒性.     

基于分数傅里叶变换的OFDM的联合定时和频率同步

In this paper a joint timing and frequency synchronization method based on Fractional Fourier Transform (FrFT) is proposed for Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) system. The combination of two chirp signals with opposite chirp rates are used as the training signal, the received training signal with timing and frequency offset is transformed by FrFT and the two peaks representing two chirps in FrFT domain are detected, then the position coordinates of the two peaks are precisely corrected and substituted into an equation group to calculate timing and frequency offset simultaneously. This method only needs one FrFT calculation to implement synchronization, the computational complexity is equal to that of FFT and less than that of correlation or maximum likelihood calculation of existing methods, and estimation range of frequency offset is large, greater than half the signal bandwidth, while the simulation results show that even at low SNR it can accurately estimate timing and frequency offset and the estimation error is less than that of existing methods.     

Performance analysis of channel estimation for OFDM systems with residual timing offset

The authors present an analysis of the effect of timing offset on channel estimation for comb-type pilot-aided orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems. Residual timing offset does not negatively affect the channel estimation of the pilot subcarrier, but does corrupt the channel information obtained via interpolation. This paper provides the mean square error (MSE) channel estimation performance when a linear interpolation technique is used in a comb-type pilot-aided OFDM system. Analysis shows that the performance degradation of the channel estimator due to imperfect frame synchronization is dependent on the frequency correlation of the channels and the amount of timing offset