基于虚载波的OFDM系统频偏估计算法仿真

正交频分复用（OFDM）技术由于存在诸多优点而得到了广泛的应用,然而容易受频偏的影响是其存在的主要缺点之一。基于虚载波的频偏估计不需要冗余信息,相对于其他方法存在一定的优势。为此进一步研究了该算法,指出该算法中价值函数存在多解问题,从而导致估计频偏与实际频偏之间存在整数倍频差,并进一步提出可以通过选择合适的虚载波来解决该问题,仿真结果证实了其有效性。     

OFDM系统中基于循环前缀的频偏估计算法

OFDM是利用多个正交的子载波并行传输数据来提高传输效率的一种新技术,具有频谱利用率高、抗多径衰落、抗窄带干扰等优点,被视为第四代移动通信中的关键技术。为保证子载波之间的正交性,对载波频偏估计和补偿成为OFDM技术研究热点。本文提出了一种基于循环前缀的频偏估计算法,通过把循环前缀分成四个小序列,对前三个序列单独进行相位差计算,对第四个序列进行均值估计,最终推导出频偏的估计值。仿真结果表明,本文算法在减小计算量的情况下,提高了频偏估计精度。     

一种用于OFDM时域频偏估计的频偏取值判决机制

提出了一种可适用于OFDM时域频偏估计的频偏取值判决机制,根据两个自相关峰值估算出大范围频偏粗值和小范围频偏粗值,由频偏取值控制状态器根据大范围频偏粗值和小范围频偏粗值的数值逻辑关系,确定频偏取值状态,由频偏取值执行器根据频偏取值状态计算准确的最终频偏数值。经802.11n接收机系统的频偏仿真测试表明,在IEEE TGN多径信道A~信道F条件下,其频偏估计均方误差<10-2误差(SNR>5),估算范围达正负2.5倍子载波频率间隔。     

OFDM系统改进的训练序列结构及时频同步算法

提出了一种改进的基于Zadoff-Chu(ZC)序列的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统时频同步算法。该算法构造了一个具有共轭重复关系结构的训练序列,首先利用时域训练序列前后的共轭特性完成定时同步,同时得到整数倍频偏估计,使定时结果不受频率同步性能影响,然后在获取精确的定时同步之后利用训练序列的重复性完成小数频偏估计。理论分析和仿真结果表明,在高斯信道和多径信道下,改进算法的定时估计和频偏估计均方误差较低,同时扩大了整数和小数频偏估计范围,降低了系统计算复杂度。     

适用于NC-OFDM系统的频偏估计算法

针对非连续正交频分复用(NC-OFDM)系统中频率同步的干扰问题,提出一种利用Zadoff-Chu变换矩阵的频偏估计算法。发送机的Zadoff-Chu矩阵变换模块将信号转换为恒定包络,接收机通过最小化2个相邻接收NC-OFDM符号中相同子载波的能量差获得频偏估 计,将频率补偿接收信号与Zadoff-Chu逆矩阵相乘,恢复出原始发送信号。仿真结果表明,该算法比其他算法有更好的误码率性能。     

一种克服频偏的OFDM帧同步新算法的研究

在OFDM系统中,符号定时、频偏估计都是关键技术之一,尤其是频偏.许多文献都介绍了这种技术,但都没有很好地克服频偏的影响.在前人的基础上,根据IEEE802.11a帧结构,利用接收信号相邻的两个数与本地的前导字序列相邻的两个数作相关,提出了一种能克服频偏影响的OFDM帧同步技术.与传统帧同步算法相比,该算法能很好的消除频偏,并且它的计算量小.实验说明了即使在频偏较大的时候也能很好的榆测出相关的峰值,克服了频偏的影响.     

循环PN相关时域同步正交频分复用频偏估计算法

针对电力线通信中,传统频偏估计复杂度较高问题,提出了低复杂度时域同步正交频分复用（TDS-OFDM）频偏估计算法。首先,对电力线网络特性进行解析,采用三段等长循环伪随机噪声序列（PN）构造帧头填充保护间隔;其次,帧头与帧体分别基于二进制相移键控（BPSK）和正交振幅调制（QAM）;最后,与传统基于循环前缀（CP）与一般PN频偏估计算法相比,改进算法只需对一段循环PN长度作相关,减少自相关运算次数,且可达到较好频偏估计性能。仿真表明：误码率（BER）为10^-4时,改进算法较传统基于CP及一般PN算法约有5 dB和1 dB的增益。当插入总序列及循环序列长度分别为420与165时,改进算法每帧相关运算次数减少1186次。由理论分析及仿真结果可知,所提算法有效降低计算复杂度,减少传输过程实现成本,提高通信速率。     

新的基于粒子群优化的正交频分复用系统盲频偏估计算法

针对正交频分复用(OFDM)系统频偏估计问题,提出了一种基于粒子群优化(PSO)的盲频偏估计算法。首先,根据频偏估值重建的接收信号和实际接收到的信号误差最小原则构造了盲频偏估计的数学模型,并推导出了代价函数;然后,利用粒子群优化算法强大的随机并行全局搜索能力,通过最小化代价函数估计频偏。仿真比较了常系数、微分递减两种惯性权重策略PSO算法的频偏估计性能,并与最小输出方差、黄金分割盲频偏估计算法进行了比较分析。仿真结果表明,所提算法精度高,同一信噪比下较同类算法大约有一个数量级的提升,且不受调制类型和频偏估计范围(-0.5,0.5)的限制。     

CMMB接收机同步优化方案

针对中国移动多媒体广播系统对同步偏差非常敏感的特性,提出一种优化同步方案。该方案充分利用同步信号和离散导频的相关性,达到高精度、低复杂度的符号同步、频偏捕获以及频偏跟踪的目的。仿真结果表明,该同步方案在-2 dB SNR,300 Hz多谱勒的TU6信道下达到良好的同步捕捉、跟踪效果,频偏估计的均方根误差仅是传统算法的50%。     

OFDM中基于导频的整数倍频偏估计算法及实现

OFDM中整数倍频偏的存在,虽然不会破坏子载波间的正交性,但会使得接收端FFT变换后的频域数据产生循环移位,解调出的数据错误率将达到0.5,也即完全错误.提出了一种基于导频的整数倍频偏估计方法,提取前后两个OFDM符号中的导频进行相关运算,相比于传统与本地导频相关的方法,文中方法在没有大量增加算法复杂度的情况下,克服了由于定时误差的影响而带来的影响.根据仿真结果可以看出,此方法在定时误差较大,且性噪比较低的情况下也有优良的误差估计性能,达到了预期的效果.     

OFDM采样率偏移和载波偏移联合估计算法

为了克服单独估计中频偏同步和采样率同步二者的相互影响,提高估计精度,提出了一种基于训练序列的OFDM采样率偏移和频率偏移联合估计低复杂度算法.给出了基于该算法的纠偏方案,在不同的采样率偏移、频率偏移、训练符号数目条件下,对所提算法进行了仿真验证.理论分析和实验结果表明,在SUI-3信道环境中,该方法得到的估计结果是一种最佳线性无偏估计量,相比SFFME算法,该算法具有更好的估计性能.     

基于SR-UKF的OFDM频偏迭代估计算法研究

对高速运动环境下多普勒效应引起的大载波频偏引起的载波间干扰进行数学分析,建立带频偏的非时变和时变频偏OFDM动态状态空间模型,提出了基于平方根无迹卡尔曼滤波（square-root unscented Kalman filter , SR-UKF）的频偏估计算法。将非线性状态估计思想引入OFDM频偏估计中,实现了对频偏的有效跟踪和估计。仿真结果表明,在大频偏、高阶调制下,SR-UKF频偏估计算法较自消除算法、最大似然估计算法具有更好的误码率性能;在收敛精度、稳定度和对信噪比敏感度方面,性能较扩展卡尔曼滤波算法均有所提升。     

新的OFDM系统载波频偏盲估计算法

针对现有频偏估计算法复杂度高的问题,提出一种新的基于恒模信号的盲估计算法。假定信道变化缓慢,紧邻OFDM符号将产生相同信道响应,通过衡量它们之间的幅度差异,推导出一种目标函数,采用曲线拟合法对目标函数进行拟合并求得最小值时,即得到最接近真实值的CFO估计值。仿真结果表明,所提算法与现有PDE-F[1]算法和PDE-T[2]算法相比,提高了估计精度,降低了复杂度,尤其在窄带噪声和接收信号增益不断变化的环境下,该算法具有更好的适用性和稳定性。     

OFDM水声通信载波频偏估计LS拟合算法

OFDM水声通信系统对载波频率偏移非常敏感,很小的频率偏移就会使系统的性能显著下降。首先分析了由载波引起的载波间干扰,将其等效为系统信噪比的降低。针对OFDM系统利用循环前缀的频率偏移估计精度不高的问题,提出了一种基于循环前缀的频偏估计LS拟合算法（CPLS）,该算法可显著提高频率偏移的估计精度。研究结果表明,同利用循环前缀的频率偏移估计方法相比,基于循环前缀频率偏移LS拟合算法的OFDM水声通信系统能够工作在更低的信噪比情况下。     

MC-CDMA系统载波频偏估计

多载波码分多址（MC-CDMA）系统的微小载频偏移将破坏子载波之间的正交性,恶化系统性能,因此需要载频偏移估计和补偿;各个载频偏移的最大似然估计是个多维的全局搜索过程,计算复杂。提出一种MC-CDMA系统上行链路的基于粒子群算法的多用户频偏估计算法,降低了频偏估计方法的计算复杂度。仿真结果表明,基于粒子群算法的MC-CDMA系统多用户频偏估计方法的估计性能好,其均方误差小于基于虚拟子载波的多用户频偏估计的均方误差。     

基于时频联合的OFDM系统载波频偏估计方案及FPGA实现*

提出了一种完整的OFDM时频联合载波频偏估计方案。首先利用时域插入的CAZAC前导码进行符号粗同步和时域小数频偏估计,然后使用频域插入的连续导频对FFT解调后的数据进行整数频偏估计,最后使用相邻符号的连续导频对残余的相位误差进行跟踪,得到精确的载波频率同步。给出了算法各部分的FPGA实现框图和硬件电路实测效果。仿真结果表明,本方案可以对±N/2个子载波间隔内的载波频偏实施快速捕获与跟踪,估计精度达到10-3～10-4,具有很好的工程实用性。     

全相位OFDM系统频偏估计器

在正交频分复用（OFDM）系统中,载波频率偏移会导致系统性能严重下降。充分利用全相位OFDM系统的数据帧自我复制的特点,提出了时域自相关频率偏移估计算法。该算法能够在一帧数据周期内完成,收敛速度快,且不受相位偏差的影响。也提出了基于全相位FFT的频率估计算法,该算法利用全相位FFT和FFT在频域的信号相位差异以及信号群时延与频率之间的关系,准确地得到了信号频率。该算法在快衰落信道表现稳健,而且受频偏的影响非常小。     

正交频分复用系统中载波频偏的估计

针对正交频分复用系统中非理想前端因素同时存在的情况,提出一种在I/Q失配存在的条件下载波频偏的估计算法。该算法利用三个连续的前导符在频域推导出两种不同估计算法,根据噪声及I/Q失配程度将载波频偏划分为两区间分别选用不同算法进行估计。仿真结果表明,该算法在频率相关和频率无关I/Q失配条件下均能有效地准确估计载波频偏。     

井下OFDM信道估计算法研究

针对煤矿井下信道情况复杂,多径效应会带来噪声增加和误码率上升等问题,建立了煤矿井下正交频分复用系统模型,研究了井下正交频分复用信道最小平方、最小均方误差估计算法;在矩形导频分配方案的基础上,提出了在时域利用曲线拟合方法实现数据符号处信道系数的估计算法。该算法与插值算法相比,对导频符号处信道系数的准确性要求不高,只要求所构造的函数尽可能接近真实值。仿真结果表明,提出的拟合估计算法和最小均方误差估计算法相比,在估计性能没有太大变化的前提下,大大降低了实现复杂度。仿真结果和理论分析基本一致。