一种高性能的OFDM卫星信号盲跟踪和检测方法

发布时间：2017-09-12 21:20

  本文关键词：一种高性能的OFDM卫星信号盲跟踪和检测方法

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【摘要】：OFDM是一种基于子载波之间正交性进行调制和解调的高速数据传输技术,可以有效地提高系统的频谱利用率。成熟的快速傅里叶变换算法和快速发展的集成电路工艺推动了OFDM技术从理论走向工程应用。近些年来,OFDM技术已经被广泛地应用于各种通信场景中。OFDM调制技术因为其具有良好的抗多径衰落能力,也被广泛地应用于宽带卫星通信中进行高速数据的传输。但是卫星频谱资源极度紧张,因而在一些新型的OFDM系统中采用了无循环前缀和无梳状导频的设计,这样可以有效地提高系统的频谱利用率和数据吞吐率。同时也对OFDM系统在信号同步、信号均衡等方面的技术都提出了新的要求:(1)如何在无数据辅助的条件下,完成OFDM系统的同步,从而保证子载波间的正交性,避免系统性能恶化;(2)如何正确补偿残余载波频偏引起的星座旋转;(3)如何在无数据辅助的条件下,完成信号在时变信道下的盲跟踪等一系列问题变得重要而紧迫。基于上述的迫切需求,本文首先严谨地给出了OFDM系统中采样时钟偏差的系统分析模型,并提出了一种面向无CP及梳状导频的OFDM信号采样时钟频偏估计方法,其基本思想是:利用滑窗自相关方法检测一帧信号中收发双方采样数目的偏差从而估计采样时钟频偏,此外从理论上分析推导了该方法的适用条件和估计误差;其次,基于拉格朗日插值算法完成了最佳采样点的估计,并介绍了如何确定分数间隔的初始值和更新步进量;然后分析了OFDM系统中残余载波频偏对超帧结构信号的影响,提出了在非数据辅助条件下采用MCMA,DD等盲均衡算法完成残余载波频偏补偿;最后针对信号无梳状导频设计、具有超帧结构等特点,介绍了在时变莱斯信道下对OFDM信号幅度和相位变化进行盲跟踪与盲均衡的方法。特定格式OFDM仿真信号和实际采集的iPSTAR卫星信号测试结果均表明:在无循环前缀、无梳状导频和具有超帧结构的新型OFDM系统中,采用本文提出的OFDM卫星信号盲跟踪和检测方法能够稳健地完成采样时钟同步以及中低信噪比条件下的信号解调。
【关键词】：OFDM 非数据辅助 采样时钟同步 残余载波频偏 盲跟踪
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 缩略词表13-15
• 第一章 绪论15-20
• 1.1 OFDM通信技术的特点15-16
• 1.1.1 OFDM技术的优点15-16
• 1.1.2 OFDM技术的缺点16
• 1.2 课题背景及研究意义16-17
• 1.3 国内外研究现状17-18
• 1.4 论文主要贡献及组织结构18-20
• 1.4.1 主要贡献18-19
• 1.4.2 组织结构19-20
• 第二章 OFDM系统概述20-32
• 2.1 OFDM系统基本原理20-26
• 2.1.1 OFDM调制和解调20-22
• 2.1.2 保护间隔和循环前缀22-24
• 2.1.3 OFDM系统中的导频结构24-26
• 2.2 同步偏差对OFDM系统的影响26-30
• 2.2.1 符号定时偏差的影响26-27
• 2.2.2 载波偏差的影响27-29
• 2.2.3 采样时钟偏差的影响29-30
• 2.3 iPSTAR卫星系统30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 面向无CP及梳状导频的OFDM信号采样时钟同步方法32-47
• 3.1 采样时钟偏差的分析模型33-35
• 3.2 采样时钟频偏估计方法35-39
• 3.2.1 基于滑窗自相关的采样时钟频偏估计方法35-37
• 3.2.2 频偏估计方法的适用条件37-38
• 3.2.3 频偏估计方法的估计误差38-39
• 3.3 采样时钟频率同步方法39-45
• 3.3.1 拉格朗日插值的基本原理39-41
• 3.3.2 基于拉格朗日插值算法的最佳采样点估计41-44
• 3.3.3 分数间隔的更新44-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 无数据辅助条件下OFDM信号的跟踪与均衡47-58
• 4.1 无循环前缀OFDM信号的适用场景47-48
• 4.2 高斯信道下残余载波频偏的补偿48-54
• 4.2.1 OFDM系统残余载波频偏的分析模型48-50
• 4.2.2 基于标准星座位置的相偏迭代补偿方法50-51
• 4.2.3 CMA和MCMA盲均衡算法51-54
• 4.2.4 DD盲均衡算法54
• 4.3 时变莱斯信道下的盲跟踪方法54-57
• 4.3.1 判决反馈信道估计55
• 4.3.2 基于维纳滤波结构的判决反馈信道估计55-56
• 4.3.3 盲均衡算法跟踪时变信道56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 OFDM信号盲跟踪和检测方法性能测试58-71
• 5.1 仿真信号的测试结果和分析58-66
• 5.1.1 采样时钟频偏估计方法性能58-59
• 5.1.2 采样时钟频率同步方法性能59-61
• 5.1.3 高斯信道下残余载波频偏补偿方法性能61-63
• 5.1.4 时变莱斯信道下的盲跟踪方法性能63-66
• 5.2 实际空口信号的测试结果和分析66-69
• 5.3 本章小结69-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 论文工作总结71-72
• 6.2 下一步工作展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-76
• 攻硕期间参与项目及研究成果76-77
• 附录77-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 刘鑫;向梅;邱嘉寅;戴宪华;;一种新的OFDM采样频偏盲估计算法[J];移动通信;2014年22期

2 陈先福;李有明;;OFDM中一种自适应盲均衡及改进算法[J];计算机仿真;2008年09期

3 刘元;彭端;陈楚;;基于导频的OFDM时钟采样频偏估计[J];通信技术;2008年02期

4 胡健康,王翠萍;MIMO-OFDM系统VRCA盲均衡[J];现代电子技术;2005年13期

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 关庆阳;低轨宽带卫星移动通信系统OFDM传输技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

2 胡登鹏;OFDM系统中的非数据辅助同步及PAPR抑制技术研究[D];国防科学技术大学;2010年

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1 韩壮威;UPF算法在OFDM系统信道盲均衡中的应用研究[D];吉林大学;2015年

2 王可;OFDM系统同步技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

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本文编号：839593