MIMO-OFDM系统同步方法的研究与应用

发布时间：2020-08-12 14:32

【摘要】：多输入多输出(MIMO)技术因其可提高信道容量和降低误码率的特点而得到广泛的关注与应用。大规模MIMO技术是传统MIMO技术的发展,可提高系统的频谱效率和功率效率,是5G的关键技术之一。在实际应用中,往往将MIMO技术与正交频分复用(OFDM)技术相结合,利用OFDM技术频谱利用率高、抗干扰能力强的特点来提高系统的通信性能。而同步问题是影响MIMO-OFDM系统性能的关键因素,同步技术的有效改善是提高系统稳定性的根本保障。本文针对MIMO-OFDM系统的导频结构和循环前缀(CP)结构的同步问题以及大规模MIMO-OFDM系统的同步问题进行了研究,主要内容包括:首先,针对MIMO-OFDM系统的导频结构及算法提出了改进的同步方法。该同步方法基于GCL序列,以Minn算法为原型设计了一种新的导频结构。先以正负1为基础引入伪随机序列(PN)来改进算法,再以判决函数求得定时同步位置,将其代入公式进行两次相关计算,取其频率偏移的平均值,从而得出较为准确的定时同步准确率和频率偏移量。仿真结果表明,改进的导频结构和算法在定时同步及频偏估计方面均具有良好的性能。然后,提出了一种针对MIMO-OFDM系统CP结构及算法改进的同步方法。该同步方法将CP分为三部分,第一部分采用前一个OFDM符号的头部,二、三部分采用当前OFDM符号的尾部;算法上对第二部分先进行求和取平均,再进行相关运算,对第三部分引入PN序列后再进行相关运算,最后结合二、三部分推导出符号定时同步位置和频偏估计值。仿真结果表明,改进的CP结构和算法在计算量减小的同时系统的同步性能也得到了一定的改善。最后,提出了一种联合导频与CP的大规模MIMO-OFDM同步方法。该同步方法先通过时域导频的相关性求得初步的频率偏移,再对接收数据进行频率补偿,然后根据CP的相关性进一步求得频率偏移,最后对两次频率偏移取均值,从而得到相对精确的频率偏移值。仿真结果表明,通过算法的改进,系统的同步性能得到了相对提高。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5
【图文】：

框图,系统原理,框图,子数据

单元有足够大间距的同时保证有丰富的多径分量，就可以让每对收发天线单元间的多径衰逡逑落趋于独立，即每对收发天线间的无线信道传输趋于独立，也就意味着让拥有相同信道特逡逑征码、相同时间和相同频率的子信道近似正交。ＭＩＭＯ系统的原理框图如图２．１所示，其逡逑发射天线与接收天线分别为％和％根。ＭＩＭＯ系统将发送端的传输数据流ｘ分离为％路逡逑相互平行的子数据流，在调制与射频前端对其进行处理，然后由％个发射天线以相同的逡逑频率同时发射出去。这些并行的子数据流经过无线信道的散射传播从不同的路径到达接收逡逑机，由接收机的％根天线同时负责接收，并对这些接收到的信号与空间噪声进行线性叠逡逑力口，采取联合处理，最终恢复出原始数据流。逡逑

序列,自相关函数,奇数,偶数

逦１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逡逑抽样值逡逑图３．４邋７Ｖ取奇数时的自相关函数逡逑２．邋ＧＣＬ序列良好的周期互相关特性逡逑设逡逑）叫叫一邋＞逦（３．１３）逡逑

特性图,自相关函数,奇数,互相关

逦１５０逡逑抽样值逡逑图３．３Ｗ取偶数时的自相关函数逡逑同理可以证明，当７Ｖ取奇数时，ＧＣＬ序列的周期自相关函数也符合这一结论，如图逡逑３．４所示，其参数值设置是：７Ｖ＝７５，邋ｓ＝３，邋ｗ＝５。逡逑８０逦Ｉ逦Ｉ逦ｉ逦Ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逡逑ｏ逡逑７０邋－逦－逡逑６０邋■逦－逡逑５０邋－逦＿逡逑｜邋４０－逦－逡逑３０邋－逦－逡逑２０邋－逦－逡逑１０邋－逦＿逡逑０逦１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６

【参考文献】