密 级代 号 10701 学 号 0811320886分类号 TN919.3 公开题 （ 中 、 英 文 ） 目 OFDM 系统时频同步及稀疏信道估计研究Synchronization and Sparse Channel Estimation in TheOFDM System作 者 姓 名 孙虎 指 导 教 师 姓 名 、职 务 胡方明 教授学 科 门 类 工学 学 科 、 专 业 电路与系统提 交 论 文 日 期 二○一三年一月西安电子科技大学学位论文创新性声明秉 承 学 校 严 谨 的 学 风 和 优 良 的 科 学 道 德 ， 本 人 声 明 所 呈 交 的 论 文 是 我 个 人 在导 师 指 导 下 进 行 的 研 究 工 作 及 取 得 的 研 究 成 果 尽 我 所 知 ， 除 了 文 中 特 别 加 以 标注 和 致 谢 中 所 罗 列 的 内 容 以 外 ， 论 文 中 不 包 含 其 他 人 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成果 ； 也 不 包 含 为 获 得 西 安 电 子 科 技 大 学 或 其 它 教 育 机 构 的 学 位 或 证 书 而 使 用 过 的材 料 。
与 我 一 同 工 作 的 同 志 对 本 研 究 所 做 的 任 何 贡 献 均 已 在 论 文 中 做 了 明 确 的 说明 并 表 示 了 谢 意 申 请 学 位 论 文 与 资 料 若 有 不 实 之 处 ， 本 人 承 担 一 切 的 法 律 责 任 本 人 签 名 ： 日 期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本 人 完 全 了 解 西 安 电 子 科 技 大 学 有 关 保 留 和 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ， 即 ： 研 究生 在 校 攻 读 学 位 期 间 论 文 工 作 的 知 识 产 权 单 位 属 西 安 电 子 科 技 大 学 学 校 有 权 保留 送 交 论 文 的 复 印 件 ， 允 许 查 阅 和 借 阅 论 文 ； 学 校 可 以 公 布 论 文 的 全 部 或 部 分 内容 ， 可 以 允 许 采 用 影 印 、 缩 印 或 其 它 复 制 手 段 保 存 论 文 同 时 本 人 保 证 ， 毕 业 后结 合 学 位 论 文 研 究 课 题 再 攥 写 的 文 章 一 律 署 名 单 位 为 西 安 电 子 科 技 大 学 保密的论文在解密后遵守此规定）本 学 位 论 文 属 于 保 密 ， 在 年 解 密 后 适 用 本 授 权 书 。
本 人 签 名 ： 日 期导 师 签 名 ： 日 期摘要摘要随 着 人 们 对 宽 带 无 线 通 信 需 求 的 不 断 增 长 ， 宽 带 无 线 通 信 的 理 论 和 技 术 已 经成 为 无 线 通 信 技 术 领 域 最 引 人 注 目 的 研 究 方 向 以 正 交 频 分 复 用 (OrthogonalFrequency Division Multiplexing， OFDM)技术为代表的多载波传输因其能有效对抗多 径 效 应 ， 消 除 符 号 间 干 扰 并 拥 有 较 高 的 频 谱 利 用 率 而 被 认 为 是 一 种 很 有 前 途 的技 术 ， 并 成 为 下 一 代 无 线 通 信 的 核 心 技 术 之 一 尽 管 如 此 ， OFDM 技 术 在 无 线 通 信应 用 时 仍 然 面 临 一 些 问 题 ， 同 步 和 信 道 估 计 就 是 其 中 之 一 以 往 的 同 步 和 信 道 估 计 算 法 虽 然 已 在 很 大 程 度 上 能 满 足 人 们 的 需 要 ， 但 仍 存在 着 计 算 量 大 ， 精 度 较 低 的 缺 点 。
本 文 结 合 Zadoff-Chu(ZC)序 列 的 特 点 设 计 一 种 新的 OFDM 导 频 符 号 ， 能 够 在 时 域 兼 具 完 成 符 号 定 时 同 步 ， 频 偏 估 计 及 稀 疏 信 道 估 计 用 两 个 重 复 ZC 序 列 和 一 个 ZC 共 轭 序 列 组 成 导 频 符 号 计 算 两 个 度 量 函 数 乘 积 以 完成 符 号 定 时 ， 不 需 要 加 权 序 列 在 时 域 计 算 导 频 序 列 和 本 地 序 列 的 移 位 相 关 值 来完 成 频 偏 估 计 选 取 由 ZC序 列 形 成 的 部 分 矩 阵 并 用 最 小 化 互 不 相 关 (MutualIncoherence Property ， MIP) 特 性 进 行 优 化 用 作 压 缩 感 知 矩 阵 ， 用 正 交 匹 配 追 踪(Orthogonal Matching Pursuit， OMP)算法做稀疏信道估计符 号 定 时 同 步 消 除 了 “平 台 效 应 ”和 “旁 峰 ”， 而 且 不 需 本 地 序 列 。
频 偏 估 计在时域完成减少了快速傅里叶变换( Fast Fourier Transform， FFT)计 算 量 稀 疏 信 道估 计 则 选 取 优 化 的 由 Zadoff-Chu (ZC) 序 列 形 成 的 部 分 矩 阵 作 压 缩 感 知 矩 阵 并 以OMP 算法恢复仿真结果表明新方法能够在时域以很高的精度完成同步和稀疏信道 估 计 关键词： 正 交 频 分 复 用 压 缩 感 知 同 步 稀 疏 信 道 估 计 互 不 相 关 特 性AbstractWith the growing demand for the wireless communication, the theory and thetechnology of the wireless communication had become the most noticeable direction ofthe communication technology. The multi-carrier transmission represented byOrthogonal Frequency Division Multiplexing (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, OFDM) technology have been considered a promising way because it canagainst the multi-path effection, eliminate the inter-symbol-interference effectively andhas a higher spectral utilization, and it would become one of the core technology in thenext generation of the wireless communication. However, some problems to be solvedsuch as synchronization and channel estimation still exist in the OFDM technologyapplicated in the wireless communication.Although the traditional Synchronization and channel estimation algorithms canmeet the requirement almostly, but also have the disadvantages of much computationand low precision. A new pilot was designed in the OFDM system. It can completesynchronization and sparse channel estimation in the time domain. The pilot wascomposed by two repetition Zadoff-Chu (ZC) sequences and a conjugated ZC sequence.Symbol timing synchronization was achieved by computing the product of two metricsfunction, without weighted sequences. Frequency offset estimation was solved in thetime domain with the shift correlation value calculated between the pilot and the localsequence. A matrix was formed with the ZC sequences and optimized according tominimizing Mutual Incoherence Property (MIP) as a compressed sensing (CS) matrix,sparse channel estimation can be resolved via Orthogonal Matching Pursuit (OMP)algorithm with values measured by the CS matrix.Symbol timing synchronization can eliminate the "plateau effect" and "side-peak",but without the local sequences. Frequency offset estimation in the time domain reducesthe computation of the FFT in the frequency domain. The ZC sequences formd anoptimal compressed sensing (CS) matrix, sparse channel estimation can be recoveredvia OMP algorithm with values measured by the CS matrix. Simulation results showthat the new method can complete the synchronization and sparse channel estimation inthe time domain precisely.Keyword: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Compressed SensingSynchronization Sparse Channel Estimation Mutual Incoherence Property目录目录第 一 章 绪 论 ................................................................................................................ 11.1 课 题 研 究 背 景 和。