CMMB系统同步算法FPGA实现及验证

为了提高CMMB系统广播信号接收同步精度,提出了一种使用CMMB信标进行载波和定时精确同步的算法。首先通过基于循环前缀的算法进行小数倍频偏估计和定时粗同步,再利用同步信号中伪随机序列的相关特性进行整数倍频偏估计和精确定时同步。仿真表明,在高斯白噪声下,CMMB系统同步算法的小数倍频偏性能与基于循环前缀的算法相当,但可以进行整数倍估计且定时精度高,在多径信道下,CMMB系统同步算法的估计精度优于基于循环前缀算法。实验结果验证了仿真的正确性。     

基于训练序列的OFDM频率同步改进算法

针对现有正交频分复用(OFDM)通信系统中频率同步算法存在的同步精度不高、估计范围较小等问题,设计了一种训练序列结构,并给出了相应的估计函数,提出了基于训练序列的频率同步改进算法。频率同步改进算法是在准确的符号定时之后,根据时域训练序列结构的共轭对称性,利用新的度量函数求出小数倍频偏;根据接收端频域训练序列的循环移位估计整数倍频偏。理论分析和仿真结果表明,改进算法频偏估计的均方误差较低,扩大了小数倍频偏估计范围,提高了整数倍频偏的正确检测概率。     

CMMB系统的整数倍载波频偏估计方法

在中国移动多媒体广播(CMMB)系统中,发送端的加扰使基于导频相关的整数倍载波频偏估计方法无法正常工作。针对该问题,提出一种适用于CMMB系统的整数倍载波频偏估计方法。利用CMMB帧结构中特有的同步信号进行整数倍载波频偏估计,避免发送端加扰对频偏估计的影响。仿真结果表明,该方法在低信噪比、高多普勒频偏的多径信道下仍具有良好的估计性能。     

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。     

基于ML和导频联合的OFDM同步研究

研究了如何将最大似然算法(ML)应用于OFDM系统,并且对该算法进行了改进。ML算法是利用相邻符号中循环前缀的相关性进行时频同步估计,但是其在进行频偏估计时只能进行小数倍频偏估计。当采用最大似然算法联合插入导频做系统同步时,就能同时进行小数和整数倍频偏估计。采用联合算法后,系统的误码率有了明显的下降,接近于理想同步的效果。仿真结果验证了该联合算法的有效性和实用性。     

改进CAZAC序列的OFDM时频同步算法

针对先前一些算法存在定时模糊以及存在较大干扰峰干扰的问题,提出了一种基于加权CAZAC序列的OFDM系统同步方案。利用训练序列共轭对称特性进行符号定时和频偏估计。利用训练序列延迟相关和对称相关的特点进行定时和粗频偏估计,能够有效抑制干扰从而得到更好的估计性能。利用循环前缀的冗余信息进行小数倍频偏精细估计。此外分析了整数倍频偏对时域CAZAC序列的影响。采用时域循环移位进行整数倍频偏估计。通过与其他算法的仿真对比可以得出,多径衰落信道下所提算法能够取得较高的定时准确率和频偏估计精度。     

OFDM系统的频偏估计算法

载波频偏会破坏正交频分复用系统(OFDM)各个子载波间的正交性,造成载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI)。本文结合中国移动多媒体广播(CMMB)[1]信道的帧结构和调制方式,利用不同数据码元间共轭相乘的算法来完成整数倍频偏(IFO)的捕获。最后采用最小二乘估计法捕获采样频偏和残余频偏。计算机仿真验证了算法能准确的完成频偏估计。     

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。     

LTE系统中互相关主同步理论研究

针对LTE系统主同步训练符号结构,提出了一种基于ZC序列的LTE互相关主同步算法。该算法分别对接收信号进行整数倍频偏估计、符号定时估计、小数倍频偏估计;为了提高同步的精度以及系统在低信噪比下的同步性能,采用分段互相关和具有完美自相关性能的ZC序列,并能根据实际信道环境进行复杂度和同步精度的灵活选择。仿真结果表明,该算法同步性能较传统延迟相关算法SNR性能提高了6~9 dB。     

OFDM系统模拟前端非理想因素的估计补偿

针对正交频分复用系统中3种模拟前端非理想因素(载波频偏、IQ失配、采样频偏)影响系统性能的问题,提出一种新颖的联合估计与补偿算法。在时域对载波频偏和IQ失配进行估计与补偿,在频域对残余载波频偏与采样频偏进行估计与补偿。仿真结果表明,与一些传统算法相比,该算法能利用更少的数据辅助资源,提高估计精度,即使存在较大非理想因素的影响,仍能够提供较低的误码率。     

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。     

LoRa物理层同步及解调性能研究

针对现有的基于FFT的同步算法误差较大的问题,提出了一种优化的LoRa物理层前导码同步方法。首先,根据Chirp信号的时频转换特性,分别采用差分算法和插值算法对前导信号的归一化的小数频偏和小数时延进行估计,在此基础上采用基于FFT同步的联合估计算法对整数频偏和整数时延进行估计;之后,从理论上分析残余的同步误差对LoRa信号解调性能的影响。仿真结果表明,所提出的同步方案可以在相应信噪比极限下满足解调性能要求。     

OFDM航空数据链联合同步新算法

指出航空正交频分复用(OFDM,orthogonal frequency division multiplexing)数据链同步的必要性,在分析前人OFDM同步算法优缺点基础上提出一种新的联合同步算法,该算法设计了新的训练符号结构,通过定时同步判决函数实现定时同步,通过小数和整数频偏估计实现频率同步,并针对具体应用给出本算法与其他主要算法的仿真对比结果,证明此算法定时同步错误概率更低,低信噪比时仍能正确同步,频率同步均方误差更小,性能更优.     

数据辅助的时域自相关与互相关联合频偏估计方法

针对数据辅助下突发数据通信中频偏估计精度低和复杂度高的问题,提出了一种数据辅助的时域自相关与互相关联合频偏估计方法。首先,推导出基于通用数据帧结构的频偏估计克拉美劳界（CRB）,同时引入一个形式上更为简单的近似CRB作为估计算法的性能界;然后,在自相关估计中,利用自相关算子和复信号指数化近似得到具有较大范围和较低信噪比门限的自相关算法;在互相关估计中,借鉴自相关估计原理,利用互相关算子获得兼顾低复杂度和高精度的互相关算法。仿真结果表明,所提方法可估计出接近符号速率一半的载波频偏且达到了近似CRB性能;与经典的M&M算法相比,所提方法的估计精度提高了5倍,且从实乘运算来看还具有与导频长度相关的线性复杂度,适用于突发数据通信的工程应用。     

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。     

异步LC-DS-CDMA信号DOA估计

为解决异步多用户长码直扩信号波达方向估计困难的问题,假设信源数已知,提出用相干信号子空间算法和高阶累积量算法估计异步LC-DS-CDMA信号的波达方向的方法。两种算法的核心思想都是把信号变换到频域,分成窄带信号,把方向矩阵变换到同一频率,用MUSIC算法估计波达方向。仿真结果表明,在信噪比大于-10dB时,两种算法的成功率达到95%以上,能够实现异步LC-DS-CDMA信号的波达方向估计。     

一种数据辅助频偏估计算法

针对以往频偏估计不能兼顾估计范围和估计精度的问题,在分析和比较已有算法的基础上,提出一种基于自相关函数的频偏估计算法。将接收到的信号与辅助数据的共轭进行相关计算,然后对得到信号的自相关函数进行邻位符号相除来展开相位,得到相位差分序列,利用该序列对频偏进行估计,再对频偏结果进行加权平均,理论估计范围可达到符号速率的50%。仿真结果表明,该算法在信噪比SNR≥-5 dB的条件下,能够实现估计方差接近克拉美罗界,解决了估计范围和估计精度相矛盾的问题。     

多径衰落信道中的一种新的多用户检测算法

多用户检测在码分多址信号中有着广泛的应用.基于恒模算法(CMA)提出了一种新的多用户检测算法.该算法的本质是不直接对滤波器的系数进行估计,而是对噪声空间系数进行估计,再对系数计算.对比恒模算法,仿真结果表明新算法具有信噪比高,误码率低的特点等.     

基于频差修正的余弦信号频率估计算法

针对余弦振动信号的频率高精度估计需求,提出了一种基于频差修正的频率估计算法.对连续时间信号进行采样后,使用Candan算法估计出频差,运用频差对信号的频率进行修正.对修正后的信号使用Liang算法再次进行频偏估计.最后将2次估计得到的频率值相加求得最终估计频率.通过频差修正,避免了Candan算法因插值方向错误和Liang算法自身特点导致估计精度降低的问题,虽然增加了计算量,但并不影响信号实时处理.仿真结果表明:在相对频偏为任意值的情况下,改进算法的频率估计均方误差接近克拉美罗下限(CRLB),性能优于现有频率估计算法.     

一种新的LTE系统频偏估计算法

相位差分算法是LTE系统中经典的频偏估计算法,受LTE信号结构的限制,其估计范围较小且不能工作于跳频传输模式.针对相位差分算法的缺点,提出了一种基于互相关函数能量比的频偏估计算法.该算法根据LTE上行链路PRACH信道中ZC序列循环移位和频偏之间的关系,利用接收ZC序列与原始序列的互相关函数和接收ZC序列与原始序列的单位循环移位序列的互相关函数的能量比来估计频偏,可增大频偏估计范围,减少信噪比对估计误差的影响,且不受跳频传输的影响.仿真结果表明,相比传统的相位差分算法,该算法频偏估计范围更大,估计精度随信噪比变化较小,可有效改善LTE系统频偏估计性能.