非数据辅助的OFDM系统采样频率同步算法

研究了OFDM系统中采样频率的同步问题,提出了一种基于延时相关的时域非数据辅助采样频率同步算法.算法通过对时域信号进行延时相关,以提取OFDM符号的周期标记;然后通过收端和发端在相同的周期个数内采样点数之比得到采样频率偏差.该算法不需要预先进行OFDM符号同步和载波频偏估计,且具有较大的频率偏差估计范围.由仿真结果可以看出,该采样频率估计算法性能受累积时间及循环前缀的长度影响,不受采样频率偏差、载波频率偏差及OFDM系统基带调制方式影响;在6径典型市区(TU)信道下,与其它同类算法相比,该算法具有较好的性能.     

协作OFDM系统中改进的载波频偏估计算法

协作OFDM系统中,由于OFDM技术的引入,使协作通信系统对载波频率偏移非常敏感,很小的频偏就会引起子载波间的干扰.提出了协作OFDM系统中基于前导符号改进的载波频偏估计算法,设计了一种用PN序列调制指数序列得到的前导符号.仿真结果表明,该算法对协作OFDM系统的载波频偏估计性能明显优于传统算法.     

一种利用导频实现OFDM符号同步的算法

对于多载波系统来说,载波频率的偏移会导致子信道之间产生干扰。而对于要求子载波保持严格正交的OFDM系统来说,载波频率的偏移所带来的影响会更加严重。因此,同步问题在OFDM系统中是一个十分重要的问题。本文主要从理论和仿真两个角度分析了OFDM系统中的符号同步问题,并给出了一种利用导频实现符号同步的算法。     

OFDM系统中一种新型联合时频同步算法

OFDM同步技术是OFDM系统中的关键技术。针对OFDM系统面对的大范围频偏问题,提出了一种新的基于单个训练符号进行OFDM同步的算法,构造了新的训练序列以及新的频偏估计函数,该算法能在最大范围内对载波频率偏移做出有效的估计,并且不需要特定结构的训练符号。基于高斯白噪声信道的仿真比较表明了该算法具有较强的优点。     

一种优化的OFDM符号定时与频偏估计算法及其FPGA实现

符号定时与频偏估计是OFDM系统中的关键技术之一.本文分析了符号定时偏差与载波频偏对OFDM系统性能的影响,提出了一种优化的最大似然同步算法,并给出了在FPGA中的硬件实现方案,得到其仿真结果.传统的循环前缀符号同步算法,仅仅利用一个OFDM符号的循环前缀及其相应部分的相关性,其相关峰值不明显,同步效果不理想.本文提出一种充分利用连续多个OFDM符号同时进行相关功率运算,在同样信噪比的情况下,相对于单个OFDM符号进行同步估计的系统,符号定时与频偏估计的精度更高,误差更小.     

基于统计的OFDM符号定时同步

正交频分复用（OFDM）的主要思想是将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制在每个子信道上进行传输,每个信道上的信号可以看成平坦性衰落,可以消除符号间干扰。因此,OFDM技术具有很强的抗多径能力和很高的频谱利用率。但是由于OFDM采用了正交的子载波,对同步误差极其敏感。主要研究了OFDM系统的符号定时同步算法,并对现有的算法进行仿真和优化,最终通过硬件调试实现了算法的功能。     

OFDM盲载波间干扰抑制与同步算法研究

针对载波频偏引起的子载波间干扰问题,提出一种基于独立分量分析的OFDM载波频率同步算法。本算法直接实现载波频率同步,可以避免基于导频机制的频偏估计和由频偏估计误差带来的频谱效率降低与性能损失。首先建立含频偏OFDM独立分量分析模型,然后从最大似然原则得到分离的代价函数,结合自然梯度优化得到OFDM源信号实现载波频率同步。理论分析表明,提出的算法不仅具有基于最大似然的频偏补偿性能而且提高了系统的输出信噪比。最后,仿真分析证明了算法的有效性。      

一种基于循环前缀的OFDM时频同步新算法

OFDM符号是由多个子载波信号叠加而成,为确保各子载波之间的正交性,就对载波间的同步有很严格的要求,否则将造成信道间干扰和符号间干扰,严重影响OFDM系统的性能。提出一种新的基于循环前缀的OFDM时频同步算法,通过仿真,将新算法和传统的ML算法及集相关算法相比较。仿真结果表明,新算法具有更好的频偏和定时估计性能。     

一种利用导频实现OFDM符号同步的算法

对于多载波系统,载波频率的偏移会导致子信道之间产生干扰。而对于要求子载波保持严格正交的OFDM系统,载波频率的偏移所带来的影响会更加严重。因此,同步在OFDM系统中是一个十分重要的问题。主要从理论和仿真2个角度分析OFDM系统中的符号同步问题,并给出一种利用导频实现符号同步的算法。     

一种改进的OFDM系统CFO的盲估计方法

OFDM系统的载波频偏导致相邻OFDM符号相同子载波上的信号功率产生了差异。基于这个思想,利用OFDM信号的4阶矩与频偏满足余弦函数关系的特点,提出一种载波频偏估计的改进方法,即子载波功率差分估计方法。该方法具有简单的闭式解,避免了迭代搜索过程,降低了计算量,同时也适用于慢时变的频率选择性衰落信道。仿真实验表明,与现有方法相比,改进后的方法在降低计算复杂度的同时也具有良好的估计性能。     

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。     

OFDM时频捕获的联合算法

该文提出了一种OFDM时频捕获的联合算法:利用周期前缀的相关性实现符号粗同步和小数频偏的纠正,并在帧头符号插入差分导频可同时完成帧同步和整数频偏估计。在中短波信道的仿真结果验证了该算法的准确性和实用性。     

一种无需导频的适用于差分OFDM系统的符号与采样钟联合同步方法

该文提出了一种适用于OFDM系统的联合符号和采样钟同步校正方法,其中同步校正是在数字域通过改变对接收过采样信号的插值(interpolation)和抽取(decimation)实现的。这种方法在发送端相邻载波间采用差分QPSK调制,在接收端利用QPSK的差分解调信号获得同步误差信号,从而获得关于OFDM符号同步和采样钟同步调整的算法,其特点是无需专门的同步导频信号。所提出算法的同步性能在高斯白噪声信道和多径衰落信道均得到验证。     

Interaction between Symbol Timing Offset and Channel Interpolation in OFDM Systems: BER Analysis and Performance Degradation

In orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems, since the cyclic prefix (CP) is designed to be longer than the channel impulse response, there exists a certain range within the CP where symbol timing synchronization can be accomplished avoiding adjacent inter symbol interference. However, the appearance of a linear phase term across subcarriers in the frequency-domain due to symbol timing offset (STO) is known to affect the performance of channel interpolation. In this paper, we analyze the performance degradation due to the interaction between STO and channel interpolation in OFDM systems affected by multipath Rayleigh fading. Particularly, simple closed-form expressions for the bit error rate (BER) are obtained for different quadrature amplitude modulation constellations. Results show that there exists an irreducible BER floor due to STO and channel interpolation, which depends on the STO, the subcarrier index, the pilot spacing and the correlation between pilot subcarriers.     

SER performance evaluation and optimization of OFDM system with residual frequency and timing offsets from imperfect synchronization

This paper deals with the effects of residual timing and frequency offsets on the symbol error rate (SER) performance of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. The synchronization of an OFDM system generally consists of a coarse frequency and timing acquisition stage and a refine stage. Due to the presence of Gaussian noise, channel distortions and implementation losses of synchronization and equalization algorithms, residual frequency and timing offsets always exist for an OFDM receiver. The residual frequency and timing offsets are proven to be Gaussian distributed, with their corresponding variances determined. The reception process of an OFDM signal with frequency and timing offsets is analyzed. A closed-form analytical result on the SER of an OFDM system with residual synchronization errors is derived. Computer simulations and analyses show that the frequency and timing offsets affect the OFDM subcarriers differently. With this observation, a new technique is proposed to minimize the SER of the OFDM systems by adjusting the distribution of transmission power among the subcarriers.     

Joint optimization of time and frequency synchronization based on polynomial sequences for OFDM systems

In orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems, time and frequency synchronization are two critical elements for guaranteeing the orthogonality of OFDM subcarriers. Conventionally, with the employment of pseudo-noise (PN) sequences in preamble design, the preamble information is not fully utilized in both symbol timing offset acquisition and carrier frequency offset estimation. In this article, a new synchronization algorithm is proposed for jointly optimizing the time and frequency synchronization. This algorithm uses polynomial sequences as synchronization preamble instead of PN sequences. Theoretical analysis and simulation results indicate that the proposed algorithm is much more accurate and reliable than other existing methods.     

Timing recovery for OFDM transmission

Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is an effective modulation technique for high-rate and high-speed transmission over frequency selective fading channels. However, OFDM systems can be extremely sensitive and vulnerable to synchronization errors. In this paper, we present a scheme for performing timing recovery that includes symbol synchronization and sampling clock synchronization in OFDM systems. The scheme is based on pilot subcarriers. In the scheme, we use a path time delay estimation method to improve the accuracy of the correlation-based symbol synchronization methods, and use a delay-locked loop (DLL) to do the sampling clock synchronization. It is shown that by using this scheme, the mean square values of the symbol timing estimation error can be decreased by several orders of magnitude compared to the common correlation methods in both the AWGN and multipath fading channels. In addition, the scheme can track the symbol timing drift caused by the sampling clock frequency offsets     

一种OFDM系统中PAPR的抑制算法

为降低正交频分复用(OFDM)系统中发射信号的峰值功率,提出了在一个OFDM符号内使用两种信号星座图对二进制数据进行编码,通过在各个子载波处选用合理的信号星座图来实现对峰值均值功率比(PAPR)的抑制。由于算法不改变现有OFDM系统的实现结构,在不影响OFDM中其它信号处理性能的条件下,仿真表明算法能有效地降低系统的峰值均值功率比。     

基于SCA算法的OFDM符号同步优化设计

针对OFDM通信系统中,判决门限与时变信道不能自适应的问题,提出了一种新的基于S&C [1]算法的符号同步设计方案,即通过对系统添加预设信息,使OFDM系统能够在不同信噪比下,进行判决门限的自适应选择,提高符号同步的精度。     

一种基于循环前缀的OFDM时频同步新算法

OFDM符号是由多个子载波信号叠加而成,为确保各子载波之间的正交性,就对载波间的同步有很严格的要求,否则将造成信道间干扰和符号间干扰,严重影响OFDM系统的性能。提出一种新的基于循环前缀的OFDM时频同步算法,通过仿真,将新算法和传统的ML算法及集相关算法相比较。仿真结果表明,新算法定时捕获更快,且能更准确地确定无IBI干扰的循环前缀采样部分,具有更好的频偏和定时估计性能。