L-DACS1系统定时同步的FPGA设计与实现

针对航空信道的复杂性和对信号干扰较大的问题,利用L-DACS1反向链路随机接入帧结构的特点,研究了粗定时同步与精定时同步的算法,并基于现场可编程门阵列(FPGA)在Apex-CPCI-5610通信开发板上实现了这种算法,应用于实际的项目上。测试结果表明,该方法能够精确得到定时同步的位置且系统工作稳定,能够满足L-DACS1系统的设计要求。     

L-DACS1系统时域加窗算法及其 FPGA 实现

L 频段宽带航空数据链系统（L-DACS1）是未来 L 波段航空数据通信系统的候选方案之一。针对 L-DACS1系统协议规范,提出了一种基于正交频分复用技术（OFDM）的时域加窗算法来抑制 L-DACS1系统的带外功率辐射,改善系统的载波间干扰（ICI）。通过仿真对算法性能进行了分析,并通过 FPGA 实现验证了算法在 L-DACS1系统中应用的有效性。结果表明,算法可以有效抑制 L-DACS1系统的带外功率辐射,降低系统的频偏敏感性,明显改善系统性能。     

基于MIMOSC-FDMA系统的多级迭代干扰消除定时同步算法研究

针对基于空时分组编码的MIMO SC-FDMA系统的定时同步问题,提出了多级迭代干扰消除定时同步算法,并对该算法的4种不同方法进行了仿真与分析。理论分析和仿真表明,多级迭代干扰消除定时同步算法可以明显提高系统性能。其中OSIC-PIC、PIC-PIC方法能够获得更大的增益,较好地消除由定时同步误差带来的干扰,实现系统的定时同步。     

LTE系统时频同步算法及其DSP实现

介绍了LTE—FDD系统主同步序列的产生,给出了一种基于主同步信道的时频同步算法,包括符号定时同步算法和频偏估计算法。定时同步算法引入了多径能量窗,并且根据LTE系统同步信道的特点,对多个同步信道上的相关值进行非相干合并,有效地提高了同步性能。对所给出的算法进行仿真,并采用DSP实现同步算法。仿真和实验结果表明,所给出的算法具有良好的性能,能够满足LTE系统对同步性能的要求。     

L-DACS1系统数字变频器的FPGA设计与实现

L波段数字航空通信系统(L-DACS1)是一种基于正交频分复用(OFDM)技术的多载波传输方案。该系统具有频谱利用率高、抗多径干扰能力强等优点,适用于信号传输信道更复杂的民用航空地-空通信,并作为未来数字航空通信系统的候选系统之一。研究了L-DACS1系统数字变频器的设计方案,并基于现场可编程门阵列(FPGA)在Apex-CPCI-5610通信开发板上实现了这种方案。测试结果表明,该方案能够正确地实现数字上/下变频,能够满足L-DACS1系统设计要求。     

DVB-T2中一种基于P1符号的改进同步算法

DVB-T2系统中使用P1符号用于系统同步,但是DVB-T2标准中所推荐的基于P1符号的相关同步算法的定时度量函数峰值较为平坦,存在定时精度较低的问题。在分析已有同步算法的基础上,提出了一种基于P1符号的改进同步算法。改进算法以Schmidl&Cox算法为基础,根据P1符号的结构设计了一种新的同步方案。新算法的定时度量函数峰值尖锐,解决了原算法中定时度量函数峰值平坦的问题,明显提高了定时精度。仿真结果表明,新算法无论是在AWGN信道还是Rayleigh信道都拥有较好的定时性能,在较低信噪比的情况下,与相关同步算法相比,文中提出的改进同步算法最多可以提升正确同步概率20%,提高定时精确度20%～30%,并且在所有信噪比情况下,改进同步算法的同步概率和定时精度都要优于相关同步算法。     

基于训练序列的OFDM系统定时同步改进算法

本文从OFDM系统模型和同步技术作为切入点重点分析研究了基于训练序列的OFDM系统定时同步算法,针对基于SC算法构造的训练序列帧结构及所采用的定时估计算法会造成定时同步位置具有峰值平台、定位点模糊、定时同步不够精确的缺点,提出了一种基于SC算法的改进型训练序列帧结构及改进算法。该算法对SC算法中训练序列前后两部分的搬移重复结构进行改进,构造了前后两部分呈中心对称的训练序列帧结构。改进算法不再采用SC算法中训练序列的后半部分来定义能量函数,而是采用整个训练序列长度来定义能量函数,从而构建同步度量函数,找到最佳定时同步估计点并完成定时同步。理论分析和仿真结果表明,改进算法解决了SC算法定时同步估计位置模糊、定时同步不精确的问题,改进后的算法能够确保定时同步的精确性。      

基于循环前缀的OFDM系统定时同步估计算法

正交频分复用(OFDM)是一种多载波高效调制技术,由于能够有效地对抗无线环境中多径信道引起的码间干扰(ISI),近些年来受到越来越广泛的关注.同步是一切数字通信系统能够有效工作的基础.由于OFDM相对于单载波通信系统对同步误差更加敏感,因此同步技术更是OFDM系统中最关键技术之一.文中定量分析了符号定时同步误差对系统性能的影响,并详细给出了基于循环前缀的符号定时同步估计算法及其性能分析.通过仿真对各基于循环前缀同步估计算法进行了比较,给出了算法的应用场三合.     

一种利用训练帧实现OFDM定时同步的新算法

针对OFDM系统定时同步的Schmidl&Cox算法估计精度低,误差大,在多径条件下定时同步性能降低的缺点,提出了一种新算法.该算法利用新颖的训练帧和改进的估计器进行定时同步估计,仿真结果表明新算法克服了Schmidl&Cox算法的缺点,大大提高了OFDM系统的定时估计精度和在多径信道条件下的定时同步性能.     

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.     

基于特殊训练序列的OFDM符号定时同步

利用一种特殊的符号序列作为训练序列,在Schmidl＆cox定时同步算法的基础上提出一种新的OFDM系统定时同步算法,该算法克服了原算法定时模糊的问题,提高了定时精度。仿真表明,该算法具有类似于冲击函数的符号定时曲线,而且在多径信道下依然能够保持清晰的定时位置,进而进行小数频偏估计,性能优于Schmdl＆cox算法,且节省带宽资源。     

一种新的SC-FDE系统粗定时同步算法

定时同步是单载波频域均衡(SC-FDE)系统的一项关键技术,其中的粗定时同步算法决定着同步收敛速度,由Schmidl和Cox提出的传统算法中出现的测度峰值平台影响着粗同步的精度与速度。通过训练符号格式的重新设计,利用其中4个相同部分良好的相关特性,提出了一种基于特殊训练符号的粗同步算法。仿真结果表明,在高斯白噪声信道和多径衰落信道条件下,新算法定时偏差估计的方差和均值接近于理论值,粗定时同步能够精确地完成,较好解决了测度峰值平台问题。     

基于DTMB标准多载波模式的定时同步算法研究

提出一种基于地面数字电视国家标准(DTMB)的定时同步算法。该算法结合帧头模式检测、帧头位置粗估计和帧头相位捕获完成定时同步。其中帧头模式检测和帧头位置粗估计不受多径、大频偏影响,可抗大采样偏差。同时估计的帧头位置可减小相关运算量,从而迅速捕获到帧头相位进入定时恢复环路。理论分析和仿真结果证明该算法具有更好的性能。     

A robust timing synchronization design in OFDM systems?part II: high-mobility cases

In this paper we consider the design of a robust timing synchronization algorithm for pilot-aided OFDM systems in high-mobility fading environments. We first analyze the impact of both mobility and timing errors on the performance of a pilot-aided OFDM system for frequency selective fading channels, by deriving an expression for channel estimation error variance. The analysis will show that, even for high levels of mobility, a pilot-aided channel estimator is considerably sensitive to timing errors, due to the impact of rotations in different bases. We then show how this sensitivity can be utilized to design a robust timing synchronization algorithm for mobile OFDM systems, without relying on synchronization training information. Theoretical results are then confirmed by simulating the performance of an OFDM system in high delay and Doppler spread fading environments. Finally, we show how the proposed mathematical framework and algorithm can be used to address timing synchronization in the presence of a frequency offset as well. The analysis of this paper is the extension of the derivations of Part I [8], the accompanying paper on the design of a robust timing synchronizer for low-mobility OFDM systems.     

FH-OFDM系统同步算法研究与FPGA实现

研究了FH-OFDM系统的跳频同步方法和定时同步方法。跳频同步中利用GPS同步脉冲保证了接收机的时间基准。定时同步中使用了基于最小均方差的判决方法,对匹配滤波器进行了改进,有效地减少了载波频偏的干扰,并针对FPGA应用对算法进行了简化。对FH-OFDM同步系统进行了FPGA实现,性能测试结果表明该同步实现方法可以快速准确地检测到信号帧以及各个符号的起始位置。     

基于四维混沌系统的OFDM同步算法

针对传统同步算法计算复杂度高,符号同步和载波同步精度低,保密性差等缺点,提出一种基于四维混沌系统的OFDM同步算法.首先通过分析该四维系统的动力学特性、对初始值的敏感性和计算Lyapunov指数等方式,证明该系统是一个新混沌系统,并分析生成的混沌序列相关性质.然后将混沌序列用于构造一个L等分的同步训练序列,基于该同步训练序列提出一种新的OFDM系统符号同步和载波同步方法.理论分析和仿真结果表明新算法计算复杂度低,符号同步和载波同步精度高,增强了系统保密性.     

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。     

一种OFDM系统的频差补偿同步方法

一般的系统同步要求以定时同步为先，然后进行频偏的估计，但大频差偏移往往影响到了系统的符号粗同步定时。针对大频差下信号难以捕获的问题，文中提出预设频差补偿的同步技术。理论分析和仿真结果表明，所采用的同步方法，可以比较准确地完成系统的符号定时同步。     

一种基于低轨卫星通信的定时同步研究

定时恢复是数字接收机中的关键技术,基于某特定LEO低轨卫星通信系统应用,重点研究了异步时钟采样恢复法的工作原理,提出了一种改进的Gardner定时误差检测算法,给出了整个定时环路的具体实现方案,并针对其性能进行了分析。仿真结果表明,在大多普勒加速度的卫星信道环境下,该方案能够满足系统设计的要求,且实现结构简单、优化,可大幅降低算法复杂度,在较高信噪比的情况下,具有更加优化的性能。     

多径信道下TD-LTE系统中定时同步算法的研究

多径传播是无线信道所固有的特性,信道时延的存在将会导致符号间干扰(ISI),严重影响接收端信号的解调.本文重点研究了多径信道下TD-LTE系统中的定时同步模块,并对基于循环前缀(CP)的能量差分算法加以改进,联合主同步信号(PSS)精确估计定时同步位置.仿真结果表明,该算法在多径衰落信道下能获得较好的定时同步性能,即使在信道时延较大的情况下也能够稳定地工作.