基于單訓練符號的OFDM聯(lián)合同步新算法

0引言

正交頻分復用(OFDM)是一種多載波調制方式，其基本思想是把高速率的信源信息流通過(guò)串并變換后，變換成N路低速率的并行數據流，然后將這N路數據流分別調制到N個(gè)相互正交的子載波上并行傳輸的技術(shù)。由于OFDM具有抗多徑衰落和頻率選擇性衰落的能力，同時(shí)又能提高系統的頻譜利用率等，因此OFDM系統特別適用于多徑無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境下高速率數據的傳輸。但是與單載波系統相比，OFDM系統對同步的要求更加嚴格，對同步誤差更為敏感，如果同步不準確，會(huì )直接影響到子載波間的正交性，造成子載波間干擾(ICI)和符號間干擾(ISI)，嚴重影響OFDM系統的性能。OFDM的同步算法一直是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)，本文通過(guò)對經(jīng)典的SchmidlCox時(shí)頻聯(lián)合同步算法進(jìn)行研究，提出了一種改進(jìn)算法，即基于單訓練符號的OFDM聯(lián)合同步算法。通過(guò)軟件仿真，得出新的聯(lián)合同步算法具有更好的同步精度的結論。

1 SchmidlCox時(shí)頻聯(lián)合同步算法

Schmidl及Cox提出了一種基于訓練符號的時(shí)頻聯(lián)合同步算法，在這種同步算法中，訓練序列選取兩個(gè)OFDM符號，第一個(gè)符號用于符號定時(shí)同步以及小數倍頻偏的估計；第二個(gè)符號用于整數倍頻偏的估計。圖1顯示的是SchmidlCox算法的訓練序列結構示意圖。



圖1中，訓練序列第一個(gè)符號在時(shí)域中由前后相同的兩部分組成，第二個(gè)訓練符號偶數倍子載波上面調制的數據與第一個(gè)符號的相應位置的數據具有一種差分關(guān)系，整數倍頻偏的估計正是利用這種關(guān)系來(lái)完成的。

由于訓練序列中第一個(gè)符號的前半部分和后半部分完全相同，所以載波頻率偏差對信號造成的影響只是相位偏轉。如果前半部分的數據取共軛后，與后半部分的數據對應(間隔T／2)相乘，信道的影響就可以消除了，只會(huì )存在φ=πT△f的相位差。在訓練符號的起始部分，每一對對應的數據相乘，都會(huì )近似存在這個(gè)相位，所以求和后這種相位差會(huì )累積起來(lái)，達到較大的幅度。

SchmidlCox算法使用的定時(shí)函數可以表示為：



由于M(d)的輸出中存在一個(gè)“平臺”區域，而且這個(gè)區域并不精確，因此定時(shí)函數的相關(guān)峰分布在某個(gè)區域范圍內。圖2給出了高斯信道下M(d)的輸出波形。其中，SNR=15 dB，信息數據為4個(gè)OFDM符號，每個(gè)OFDM符號長(cháng)度為1 024，循環(huán)前綴長(cháng)度為128，訓練序列插入位置位于信息序列的正中間?？梢?jiàn)，訓練序列區域M(d)的輸出幅度明顯高于其他信息數據區域，符號定時(shí)的完成正是利用了這一特點(diǎn)。

2時(shí)頻聯(lián)合新算法

訓練符號的結構直接關(guān)系到算法的性能，在SchmidlCox算法訓練序列結構的基礎上對其進(jìn)行一定修改，新的訓練符號結構如圖3所示。圖4顯示了這種改造的具體過(guò)程。