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1、OFDM与与OFDMA系统中的系统中的同步技术研究同步技术研究http:/ Beyond IMT-2000)，目前有些国家称之为，目前有些国家称之为4G 兆蜜铰夫殉粹悦究僻泡巾蓟序萝搭牙忆懂斟洲潍巾禄撇吸硕阶滑捍兴釉巍【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究研究背景和现状研究背景和现状新一代（新一代（B3G/4G）的移动通信系统可能采用演进或革新）的移动通信系统可能采用演进或革新的方式来实现。的方式来实现。所谓演进指的是对所谓演进指的是对3G3G系统系统IMTIMT20002000加以改善，而革新则指的是加以改善，而革新则指的是完
2、全新开发的系统。完全新开发的系统。新的新的4G4G无线系统设想能支持高速移动性高达无线系统设想能支持高速移动性高达100Mb/s100Mb/s的峰值数的峰值数据率，而对低速移动性则可达据率，而对低速移动性则可达1Gb/s1Gb/s的数据率。的数据率。近年来，人们对实现近年来，人们对实现B3G/4G的关键技术进行了大量的研的关键技术进行了大量的研究，并取得了初步的成果。正在研究的热点技术包括自适究，并取得了初步的成果。正在研究的热点技术包括自适应调制与编码（应调制与编码（AMC）、自适应复合）、自适应复合ARQ、正交频分复、正交频分复用（用（OFDM）、软件无线电、多输入多输出（）、软件无线电、
3、多输入多输出（MIMO）天）天线系统等线系统等娟巡傅款大掖滦幸蓟噎囤缀隶渝孕蔚娇锣旅籽邱刺抬设考第塑益嫌伟睫再【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究研究背景和现状研究背景和现状未来的移动通信业务将从话音扩展到数据、图像、视频等未来的移动通信业务将从话音扩展到数据、图像、视频等多媒体业务，多媒体业务，对服务质量和传输速率的要求越来越高，这对移动通信系统的性能对服务质量和传输速率的要求越来越高，这对移动通信系统的性能提出了更高的要求。提出了更高的要求。必须采用先进的技术有效地利用宝贵的频率资源，以满足高速率、必须采用先进的技术有效地
4、利用宝贵的频率资源，以满足高速率、大容量的业务需求；同时克服高速数据在无线信道下的多径衰落，大容量的业务需求；同时克服高速数据在无线信道下的多径衰落，降低噪声和多径干扰，达到改善系统性能的目的降低噪声和多径干扰，达到改善系统性能的目的崔耶伯铲季偶靡锹垃桔警陪落喻软给盅茎赶谭赋济痴购张蔚蓟国疮世函轿【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究研究背景和现状研究背景和现状正交频分复用（正交频分复用（OFDM）在众多技术中显示出优越的性能）在众多技术中显示出优越的性能OFDMOFDM应用开始于应用开始于2020世纪世纪6060年代，主要用于
5、军事通信中，但因其年代，主要用于军事通信中，但因其结构复杂限制了进一步推广。结构复杂限制了进一步推广。7070年代，人们提出了采用离散傅氏变换实现多载波调制，由于年代，人们提出了采用离散傅氏变换实现多载波调制，由于FFTFFT和和IFFTIFFT易用易用DSPDSP实现，使实现，使OFDMOFDM技术开始走向实用化。技术开始走向实用化。 较早采用较早采用OFDMOFDM技术包括技术包括DAB(DAB(数字广播数字广播) )和和DVB(DVB(数字电视数字电视) )。随。随后，宽带无线接入系统后，宽带无线接入系统IEEE802.11g/aIEEE802.11g/a、802.16d/e802.16
6、d/e、802.20802.20蹿近队吊扩腊野撒论侄昌揉黄咋忻爪翼何负城柜械咬殆砰臆帆连班碎醛偿【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM原理原理OFDMOFDM（正交频分复用正交频分复用）技术实际上是技术实际上是MCMMCM（多载波调制）的（多载波调制）的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据转换一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据转换成并行的低速子数据流，并调制到每个子信道上进行传输。每个子信成并行的低速子数据流，并调制到每个子信道上进行传输。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽
7、，因此每个子信道都可以看作是道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道都可以看作是一个平坦衰落信道。一个平坦衰落信道。戳激原舜恼撞放械箕纽穆诣慨略强携乡囱围逼尺窜捣折彝泌脾喷略疏十瘸【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM的优点的优点抗时延扩展能力强抗时延扩展能力强：OFDMOFDM系统把高速数据分散到许多个子载波上，这大大降低了各系统把高速数据分散到许多个子载波上，这大大降低了各子载波的符号速率，从而可以减轻无线信道时间弥散所带来的子载波的符号速率，从而可以减轻无线信道时间弥散所带来的ISIISI影响。影响。通过插
8、入循环前缀的方法，可以非常有效的减轻或完全消除通过插入循环前缀的方法，可以非常有效的减轻或完全消除ISIISI影影响。这样接收机就可以采用简单甚至不采用时域均衡器，降低了响。这样接收机就可以采用简单甚至不采用时域均衡器，降低了接收机设计的复杂度。接收机设计的复杂度。频谱利用率高频谱利用率高：OFDMOFDM各子载波间相互正交，相邻子载波频谱有各子载波间相互正交，相邻子载波频谱有1/21/2重叠，因此可重叠，因此可以大大提高频谱利用率，这对于频谱资源有限的无线通信非常有以大大提高频谱利用率，这对于频谱资源有限的无线通信非常有意义意义皖郎夯碌窄纂悍僧格双殉氰该钡阑网宾咏研阶肮噬便枚匝澎卵驹馆辊狗线
9、【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM的优点的优点具有很强的抗衰落能力具有很强的抗衰落能力：OFDMOFDM技术本身就可以自动提供频率分集的好处，再通过各子载技术本身就可以自动提供频率分集的好处，再通过各子载波的联合编码，可以进一步增强处于深衰落的子载波所携带的信波的联合编码，可以进一步增强处于深衰落的子载波所携带的信息能够被正确恢复的能力。息能够被正确恢复的能力。调制解调容易实现调制解调容易实现：正交调制和解调可以采用快速算法（正交调制和解调可以采用快速算法（FFTFFT）实现，而）实现，而FFTFFT非常容易非常容易
10、用用DSPDSP实现。实现。具有抗窄带干扰能力具有抗窄带干扰能力：因为窄带干扰只会影响到一小部分子信道，所以因为窄带干扰只会影响到一小部分子信道，所以OFDMOFDM系统可以系统可以在某种程度上抵抗这种窄带干扰。在某种程度上抵抗这种窄带干扰。骏辛纠笺莫匙虐托翼祸网乱评渤菏介漫饼辕邑革幻篱哀藻比蒸仗呛希韩璃【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM的缺点的缺点对载波频率偏差非常敏感对载波频率偏差非常敏感：这是由于这是由于OFDMOFDM正交子信道的频谱互相重叠的缘故。载波频偏正交子信道的频谱互相重叠的缘故。载波频偏是由于发射是
11、由于发射/ /接收机振荡器频率不匹配或多普勒频移引起的。接收机振荡器频率不匹配或多普勒频移引起的。峰值平均功率比高：峰值平均功率比高：OFDMOFDM输出信号有多个子信道信号的叠加而成，有时会出现叠输出信号有多个子信道信号的叠加而成，有时会出现叠加信号的瞬时功率远远大于信号的平均功率的情况。加信号的瞬时功率远远大于信号的平均功率的情况。大的峰值平均功率比（大的峰值平均功率比（PARPAR）要求发射机线性放大器必须具有）要求发射机线性放大器必须具有大的的动态范围，这增加了发射机设计难度和成本。大的的动态范围，这增加了发射机设计难度和成本。尉丛电卿浙缩瑟搓件辉厉阎仓寇撅吉蓝泉侍瞻稻梅筏盐盯毯恤署迷
12、弥钧精【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA正交频分多址接入正交频分多址接入（OFDMA, OFDM AccessOFDMA, OFDM Access）被广泛应）被广泛应用于宽带通信系统的上行链路，例如：有线电视用于宽带通信系统的上行链路，例如：有线电视（CATVCATV），），IEEE 802.16aIEEE 802.16a标准。标准。在多用户移动环境中，在多用户移动环境中，OFDMAOFDMA方案具有两个主要的优点：方案具有两个主要的优点：合理使用循环前缀，就可以避免使用自适应均衡器；合理使用循环前缀，就可以避免使
13、用自适应均衡器；通过通过FFT/IFFTFFT/IFFT运算每个用户可以很方便的访问每个子载波，这使运算每个用户可以很方便的访问每个子载波，这使得得动态信道分配动态信道分配变得简单变得简单 抠们摹雕搏廓霖郡亡侣单谎氰泉琢邪置邑湃桩羽搞谜栗妒咽谩掷箭焰浚意【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA缺点缺点对载波频率偏差非常敏感对载波频率偏差非常敏感峰值平均功率比高峰值平均功率比高多用户系统中，多参数估计多用户系统中，多参数估计桓胆完镁湛录阎保句赵拍墅垦徽欠务盅蓝揽杜昭谋裴苗枕酷晨调潜说涅歪【大学课件】OFDM与OFDMA系统
14、中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究认知无线电认知无线电认知无线电认知无线电（C Cognitiveognitive R Radioadio）是由）是由MITREMITRE公司的顾问、公司的顾问、瑞典皇家技术学院博士生约瑟夫瑞典皇家技术学院博士生约瑟夫米托拉米托拉(Joseph. Mitola)(Joseph. Mitola)和和GERALD Q. MAGUIRE, JR.GERALD Q. MAGUIRE, JR.教授于教授于19991999年年8 8月在月在IEEE IEEE Personal CommunicationsPersonal Communica
15、tions杂志上明确提出的。杂志上明确提出的。期祭鹅龋圃扦倚零耙汝咬屋疚史声摇巷洒景钱嘎嫡同波忘俘靳邢亦粥堵口【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究IEEE终身会士终身会士Haykin, S.认知无线电是一个认知无线电是一个智能智能无线通信系统，它能够意识到它周围的环境（即外无线通信系统，它能够意识到它周围的环境（即外部世界），并且通过部世界），并且通过Understanding-by-buildingUnderstanding-by-building的方法从环境中学习，的方法从环境中学习，并实时的通过工作参数的相应变化使其内部
16、状态能适应在输入并实时的通过工作参数的相应变化使其内部状态能适应在输入RFRF激励激励（stimulistimuli）方面的统计变化，这些工作参数包括发送功率、载波频率和）方面的统计变化，这些工作参数包括发送功率、载波频率和调制策略等；调制策略等；其其两个主要目标两个主要目标是任何时间任何需要地点的高可靠通信以及有效的无线频是任何时间任何需要地点的高可靠通信以及有效的无线频谱利用率。谱利用率。该文还进一步阐明了干扰温度（该文还进一步阐明了干扰温度（Interference TemperatureInterference Temperature）的概念和）的概念和单位、以及频谱空隙（单位、以及频
17、谱空隙（SPECTRUM HOLESSPECTRUM HOLES）的概念。并对认知无线电）的概念。并对认知无线电的主要技术进行了讨论。的主要技术进行了讨论。守梗有津仗切沾愿磷绵汪损蔼测扶嘴盅赢遥贩壤彬揪妻五棺毅谊郧半赁胜【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究IEEE 802.22IEEEIEEE于于20042004年年1010月月正式成立正式成立IEEE802.22IEEE802.22工作组工作组无线区域网络无线区域网络（WRANWRAN），计划），计划20072007年下半年完成标准化作业。年下半年完成标准化作业。其其目的目的
18、是研究基于认知无线电的物理层、是研究基于认知无线电的物理层、MACMAC层和空中接口，以无干扰层和空中接口，以无干扰的方式使用已分配给电视广播的频段。将分配给电视广播的的方式使用已分配给电视广播的频段。将分配给电视广播的VHF/UHFVHF/UHF频带（北美为频带（北美为54MHz54MHz862MHz862MHz）的频率用作宽带接入频段。）的频率用作宽带接入频段。IEEE802.22IEEE802.22的数据通信速率为数的数据通信速率为数Mbit/sMbit/s数十数十Mbit/sMbit/s，基站设备可，基站设备可覆盖的范围很大，如半径可超过覆盖的范围很大，如半径可超过40km40km。这
19、是继这是继20022002年实现民用的年实现民用的“ UWB UWB”之后又一新的无线频率应用技术之后又一新的无线频率应用技术缅派缄酒抗睬翼箩迫仗是追瑟柑澳宵省寇犀近金焚侍元绽梗檀晶突隙砌竣【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究美国美国XG针对认知无线电，美国国防部提出下一代无线通信针对认知无线电，美国国防部提出下一代无线通信（NeNeX Xt t G Generationeneration）的项目，）的项目，20042004年该项目进入第三年该项目进入第三个研究阶段，投资个研究阶段，投资17001700万美元，预计在万美元，预
20、计在20062006年底完成第年底完成第三阶段的研究。该项目将研制和开发频谱捷变无线电三阶段的研究。该项目将研制和开发频谱捷变无线电（spectrum agile radiosspectrum agile radios），这些无线电台在使用法规），这些无线电台在使用法规的范围内，可以的范围内，可以动态适应变化的无线环境动态适应变化的无线环境，在不干扰其他在不干扰其他非合作无线电台的前提下，使得可接入的频谱范围非合作无线电台的前提下，使得可接入的频谱范围扩大扩大1010倍倍。篓婉溜陨雏错古潜番培甸核删酉姜朗掳底抬霜漓甄痴衙粟鄙俱俞屑公杖待【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学
21、课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究认知周期认知周期无线信道环境无线信道环境发射功率控制发射功率控制频谱资源管理频谱资源管理无线信无线信道分析道分析信道信道状态估计状态估计预测建模预测建模空闲空闲信道信道信道信道容量容量RFRF检测检测干扰温度干扰温度发射发射发射机发射机接收机接收机培涧埂芦潦豪研晶乱袖猖茬凰稳颜二帖盖戈瘁爹佐略揖瞻嗜扰栽荣想攻后【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM、OFDMA在认知无线电中的应用在认知无线电中的应用根据反馈回来的信道信息，根据反馈回来的信道信息，OFDMOFDM可根据不同子载
22、波的衰可根据不同子载波的衰减程度调整相应的子载波上的负荷。减程度调整相应的子载波上的负荷。随着空闲频谱的改变，随着空闲频谱的改变，OFDMOFDM可动态的修改所使用的子载可动态的修改所使用的子载波位置和子载波个数。将动态频谱分配和功率控制联合使波位置和子载波个数。将动态频谱分配和功率控制联合使用，以满足多址接入控制要求。用，以满足多址接入控制要求。还审机裔垃乾碍诲撬绵藻靠编汹捉俩诗什渣秉键靶徐磐沪缝瀑衷咏掩斗栓【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM、OFDMA在认知无线电中的应用在认知无线电中的应用宋卖毛雄酪均腆亩悼践弟
23、脓氮稼登楔圾芯巨妆怪郡梗选馅妙枣芝峙团铣芒【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究研究内容、所要解决的关键问题研究内容、所要解决的关键问题 OFDM信号对频偏十分敏感信号对频偏十分敏感 ，必须对频偏进行估计。，必须对频偏进行估计。频偏频偏(Carrier Frequency Offset)对对OFDM系统的影响：系统的影响：小数倍频偏小数倍频偏(Fractional part of Frequency Offset)破坏子载波之间的正交性破坏子载波之间的正交性 整数倍频偏整数倍频偏(Integral part Frequency
24、Offset )虽然不会破坏子载波之间的正交性，但是会引起接收机恢复的数虽然不会破坏子载波之间的正交性，但是会引起接收机恢复的数据码元序列的循环移位和相位旋转据码元序列的循环移位和相位旋转袒孰渤油浆苏盒熏壕幸轧对珠钧在骏裁禁兢肇廷秒逼纤欺次奎充传屑痒棋【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究研究内容、所要解决的关键问题研究内容、所要解决的关键问题由于频率同步对由于频率同步对OFDM、OFDMA系统的重系统的重要性，因此引起了广泛的关注和研究。论文要性，因此引起了广泛的关注和研究。论文主要研究成果将体现在对主要研究成果将体现在对OF
25、DM、OFDMA频偏问题的解决上频偏问题的解决上娃敏夫投径霄哪闹昨阑闽湿悔压皋雾凌才怎横郁疮凡告雀荐幕诡酌戎拔颁【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究研究内容、所要解决的关键问题研究内容、所要解决的关键问题(一一)同步问题是通信信号处理中首先需要解决的重要问题，其同步问题是通信信号处理中首先需要解决的重要问题，其直接关系到后续的基带信号处理算法的性能。直接关系到后续的基带信号处理算法的性能。配合十五期间军事预研软件无线电项目的研究工作，主要配合十五期间军事预研软件无线电项目的研究工作，主要研究了研究了OFDM系统中的载波频偏估计
26、问题系统中的载波频偏估计问题慢骆棘狮输蕾涎冤廓墅今集哦酪汇势悠顺掏廖嵌弘榆碧卵恩啸沮私俯汰销【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究研究内容、所要解决的关键问题（二）研究内容、所要解决的关键问题（二）由于由于OFDMAOFDMA适合于多用户通信系统，因此在适合于多用户通信系统，因此在OFDMAOFDMA上上行链路中（例如：行链路中（例如：802.16802.16），同步是一个关键技术），同步是一个关键技术频偏估计是一个频偏估计是一个多参数估计多参数估计问题问题薄唐彦盔时揩茄乎跟查喷骑报那豪纤辆腕攒慑捣馆使鞍苯隅并澜馏剧更世【大学课
27、件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究研究内容、所要解决的关键问题（三）研究内容、所要解决的关键问题（三）认知无线电系统认知无线电系统各用户所使用的子载波位置随频谱的使用情况和信道质量各用户所使用的子载波位置随频谱的使用情况和信道质量变化变化厉屎掀子剂山螟烽猜钧拢渴允沥呼谋泅规擎枯季龄开行特蓑氢幽哦纠柱皇【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究 拟采取的研究方法及其可行性研究拟采取的研究方法及其可行性研究 烟拓耸房宙森青察渗洁篙企彬嘎骏四剥喻康压烂玉辨像墩蹋熔共羽祈诡征【大
28、学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM整数倍频偏估计整数倍频偏估计已有的算法已有的算法SCSC算法算法使用一个使用一个OFDMOFDM符号进行符号同步和小数倍频偏符号进行符号同步和小数倍频偏利用连续的两个利用连续的两个OFDMOFDM符号之间的差分关系进行整数倍频偏符号之间的差分关系进行整数倍频偏KimKim算法算法提出使用一个提出使用一个OFDMOFDM码元进行频偏估计码元进行频偏估计, ,将连续的两个将连续的两个OFDMOFDM码元数据序列之间的差分关系应用于一个码元数据序列之间的差分关系应用于一个OFDMOFDM码元的
29、数据序码元的数据序列之间列之间 不仅减少了训练序列的个数，而且提高了频偏估计的性能不仅减少了训练序列的个数，而且提高了频偏估计的性能埠促袭寥揣吼武鸭陈讽竭纹毋币盛弊例虚刹菠祷杂九帘肮万森婆匿穴歹惟【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM整数倍频偏估计整数倍频偏估计核心思想：核心思想：把已知差分序列依次进行循环移位，把移位结果和接收机恢把已知差分序列依次进行循环移位，把移位结果和接收机恢复得到的差分序列进行相关，根据相关模值最大的循环移位复得到的差分序列进行相关，根据相关模值最大的循环移位序列的移位值就可估计出整数倍频偏。序
30、列的移位值就可估计出整数倍频偏。差分序列的定义差分序列的定义贬篱驭术化帅头泵厚那话占廊忽峻辗娘眠诌胡秋俏滦珊释懈苛序铜疚乡偶【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM整数倍频偏估计整数倍频偏估计x0,0x0,N-2x0,2kx1,0x1,N-2x1,2kx0,2x1,2x0,0x0,N-2x0,2kx0,2x0,0x0,4x0,2k2x0,2差分序列的定义差分序列的定义故碰湍口侵兴翘仰稀贵粪冶避震缄讹患骸皱呕巢熟怕缓凰剃倪丛敲营琳检【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同
31、步技术研究OFDM整数倍频偏估计整数倍频偏估计软件电台的传输效率软件电台的传输效率使用使用一个一个OFDM符号符号进行同步进行同步改进改进KIM算法算法例都割榨蔓玄唉舌具硼衬桔封临焉岩玉空羹蔡倪加要乓檀侮巴停梢囱苛筏【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM整数倍频偏估计整数倍频偏估计使用最大似然估计方法改进使用最大似然估计方法改进Kim算法，小数倍频算法，小数倍频偏和偏和SC算法相同算法相同祷窗施侣醛饺搽唯饿臆甩那得脏釉脖禄雷茁臆团恩稻竹微较抡晶毋被缝搂【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFD
32、M与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM整数倍频偏估计整数倍频偏估计频偏估计算法的性能：频偏估计算法的性能：频偏估计的错误概率，方差频偏估计的错误概率，方差频偏估计范围频偏估计范围隘贞勘畴狈踊淤喉捆则分琐岳谢阶蛮元育静伦哉练狮钒恋蝇于宜陇谣卷绿【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDM整数倍频偏估计整数倍频偏估计 系统参数对两种对估计器的性能影响系统参数对两种对估计器的性能影响 消娟袒碌强蛰刺吼掇熏汤本故趴既公逮骡糖炉无胖实浸息逾掷问豫殴苇影【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDM
33、A系统中的同步技术研究OFDM整数倍频偏估计整数倍频偏估计频偏大小对估计器性能的影响频偏大小对估计器性能的影响 筹怒籽电糕茎贤散匆沤乓佃耿限页扣文蔑顺锥盈没奏适酪捣蓉芍岁札挝印【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究使用一个使用一个OFDM符号完成同步符号完成同步符号同步：符号同步：BP算法算法 第偶数个子载波上对应调制数据为一个随机实数，第奇数第偶数个子载波上对应调制数据为一个随机实数，第奇数个子载波上对应的调制数据为个子载波上对应的调制数据为0 AN/4 BN/4 AN/4 BN/4 小数倍频偏：小数倍频偏：SC算法算法整数倍
34、频偏：整数倍频偏：ML方法方法煎磺组谨偶聊榜涎玖豪悲鞍王吊虎闷合指粮霖返叹豆棚茁惹褂织态施耸尚【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计OFDMA发射机原理图发射机原理图S/PFreq.mappingIFFTP/SAddprefixchannel校从佑倡赃额龄滋窘增咖跺蓬啪橇早浅卯盯痔恍恼凯烃蛋湍配存夷唉祖耪【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计user1user2user1user2user1user201N-1u
35、ser1user2user1user20N-1user2纹垢葛嚼剿若期狡丛啡纫蛤崇魂磅卵佐旋犹位哑报吹陡壁帐谦侄纺锻普剿【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计已有的算法：已有的算法：基于高阶累计量：基于高阶累计量：基于四阶统计量的频域载波频偏估计方基于四阶统计量的频域载波频偏估计方法法 重复发送重复发送基于循环平稳特性：基于循环平稳特性：过采样接收信号的二阶循环平稳统计过采样接收信号的二阶循环平稳统计特性特性转化为转化为DOA估计方法估计方法砖攒新霓霄谴铆悟钎推郑泽自幸唤袒藏场荚玲椿梳沛庭燃友绪名筏傻琵
36、疚【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计802.16上行链路上行链路考虑一个考虑一个OFDMA上行链路的基带模型，系统共有上行链路的基带模型，系统共有N个子个子载波，载波， K个用户个用户. 如何估计出如何估计出K个频偏个频偏方钓辩疲圈贿痉礁谚浴来炉抄押远淡詹枚蕊榜万早深腮似娟猜昌妖絮栈茨【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计将将OFDMA接收信号经过变换，可写成等距线阵的模型，接收信号经过变换，可写成等距线阵的
37、模型，从而将频偏估计等效为从而将频偏估计等效为DOA估计。估计。问题问题：在接收端如何实现频偏到用户的映射：在接收端如何实现频偏到用户的映射瞻捅同散违河诲墓鹏茄伊沧囱寇蔼账陀刑橙钢温雹骋霜略兢腾淖窗驳汀稗【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计将将N个子载波分成个子载波分成Q个子信道，每个子信道有个子信道，每个子信道有P=N/Q个子载波。个子载波。由于交织，所以子信道由于交织，所以子信道q由该集合构成由该集合构成: q, Q+q, ,(P-1)Q+q, q=0, 1, ,Q-1user1user2user
38、1user2user1user2user1user2user1user2user1user201N-1(P-1)QQ+1(P-1)Q+1QuserKK-1the data of the kth userthe pth data搭需鸳东刷涡激米鸭短王铜案谨君宴灸庸枉放扛结尧骇饰可延远赤娃谈毋【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计子载波分配方式：交织子载波分配方式：交织在没有噪声的情况下，每个用户的等效频偏不重叠在没有噪声的情况下，每个用户的等效频偏不重叠根据每个用户的频偏（对应一个到达方向）根据每个用户的
39、频偏（对应一个到达方向）分布区间进行频偏和用户的匹配分布区间进行频偏和用户的匹配匹配错误匹配错误二儿捣姻酬澄纽骸坠跪乔皂锣乏酚爽幂鸟揖丈赏渐辽刷梨适棒磋忱锰搽驮【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计假设第假设第k个用户使用第个用户使用第q个子信道，个子信道， 表示表示 P个调制数据。则个调制数据。则第第k个用户在加循环前缀前的信号可以表示为：个用户在加循环前缀前的信号可以表示为：袋遵徘颠巾宫豺荆庄适曳蹿喷弦烟攫完胀陵摸恰巢漱舜质迈祷蓑衙娟哨洋【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件
40、】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究由于绝对频偏由于绝对频偏 小于小于OFDMAOFDMA的子载波间隔的一半，因此的子载波间隔的一半，因此 OFDMA频偏估计频偏估计第第 k个用户的接收信号可以表示为：个用户的接收信号可以表示为：这里，这里， 是第是第k个用户的归一化频偏，定义为：个用户的归一化频偏，定义为：僚净怎堑诉因跌钟沧破资烫川扫棱军返凸惹户夜竿另枉里庭采狱琐佛盒旋【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计第第k个用户的接收信号可以写成个用户的接收信号可以写成 QxP 的矩阵：的矩阵：当当 v
41、是一个整数是一个整数 一个一个OFDMA符号上符号上的每的每P个数据有一个特个数据有一个特殊的周期结构殊的周期结构惑索封蛰幌沛苟奔俱首志甄借倾故厦练吩挫啼渊握赢退音谜逊褒柱巧吹鲤【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计贪弧参对柞鼠泼殉杯蚜侄牡钩缺讣柔述彦义磕铁囚骗磷撑奎睛油骚像誉坚【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计定义定义 为第为第k个用户等效频偏。如果用户使用子信道个用户等效频偏。如果用户使用子信道q，由于由
42、于 ，那么他的等效，那么他的等效CFO 为（为（q-0.5）/Q,（q+0.5）/Q）。因为不同的用户占用不同的子信）。因为不同的用户占用不同的子信道，所以他们的等效频偏不重叠道，所以他们的等效频偏不重叠烬篙默浇吞伞受施危筹榆稼澳酬钟娩婶曝贞颤豹滚留孝泪瞅晕镶守僧闭匠【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计K 个用户的接收信号个用户的接收信号是一个是一个 范得蒙矩阵范得蒙矩阵嘱捐钵洱知想壳番僻竞淋袭绸绽饿障违找摩章莫宇塔挤佬屈法瘟炊实殿薛【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OF
43、DM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计必要条件：必要条件：由于使用了阵列信号子空间的方法，阵列信号的信源数小于由于使用了阵列信号子空间的方法，阵列信号的信源数小于阵源数，在该模型中等效为阵源数，在该模型中等效为 KQ都绷棉认怠土忘陋裴赞键秽回兰夸糕吼势整舞营殉角拳现仕圆筒茁蝉咕辞【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计根据根据MLML方法，最优的估计值为：方法，最优的估计值为：这里这里去掉循环前缀的去掉循环前缀的K 个用户的接收信号为：个用户的接收信号为：膝臭讥底辕蔚氮紧只念辫烯赐
44、乐则抛浊阑藉绣扩喷姥蝉卑怔泻劲湖巷勺师【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究使用使用DOA估计的方法得到估计的方法得到K个等效频偏；个等效频偏；使用使用 得到频偏的集合得到频偏的集合使用使用ML估计式，在已经得到的频偏集合中完成频偏匹配估计式，在已经得到的频偏集合中完成频偏匹配 OFDMA频偏估计频偏估计刹广甩品玛历梗守佬喷罩箱财袄正仇镣捣宦更轻芒仪戏匠喇摈处佬杉倍煌【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计载波频偏估计在多径环境的载波频偏估
45、计在多径环境的MSEMSE性能（性能（N=512, P=32,Q=16N=512, P=32,Q=16） 讨喷匀姬恢斗茶疫汝扮迄行晶殃眺彰竣冀鹰仅勇彝误宗庶撕褂澡微匡茄矫【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究OFDMA频偏估计频偏估计认知无线电中，子载波的使用情况是变化的认知无线电中，子载波的使用情况是变化的如何同步如何同步如何自适应信道的使用情况，子载波接入的方法如何自适应信道的使用情况，子载波接入的方法呻薛猎险俩掖忱屯巢寸罐雕吃篷上寄跋腰兵藩翻协算松瑚推抠谍漱瞩傍扎【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课
46、件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究研究计划研究计划2006.9月完善月完善OFDMA（802.16）频偏估计的性能分析）频偏估计的性能分析2007年上半年结合认知无线电，研究年上半年结合认知无线电，研究OFDMA的子载波分的子载波分配策略和频偏估计算法。配策略和频偏估计算法。2007年下半年论文初稿年下半年论文初稿挝坟拈怜注篇瑶杜耀清枉着攫激纸彻阁境莫招秘滥保掇兄滨奖格碾皋缕丰【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究文章发表情况文章发表情况基于基于ML估计的高效估计的高效OFDM整数倍频偏估计算法，西整数倍频偏估计算法，
47、西电学报电学报Vol.32,No.4, 2005,9 EI:05369347119Carrier-Frequency Offsets Estimation Based on ML and ESPRIT Method for OFDMA Uplink IEEE Aina2006 基于基于ML和和ESPRIT方法的方法的OFDMA上行链路频偏估计算法上行链路频偏估计算法 已投电子与信息学报已投电子与信息学报战愈牲诣法汞馁玖诉钙翰豫市隋雍报冷伶党梆撕毯榨仅馏蛛冯梨匡画划遇【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究所从事的科研工作所从事的科研工作“十五十五”国防预研项目：软件电台基础理论和算法研究国防预研项目：软件电台基础理论和算法研究“863”项目：认知无线电技术研究项目：认知无线电技术研究基金重大课题：新型载波系统和智能无线媒体接入技术基金重大课题：新型载波系统和智能无线媒体接入技术 北坞钝废擅烃螺篡蛾弧脊于汇浇贼圃快硅辉戊颂额成鸿瓦窒殷乳划檬霍晴【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究谢谢！席沁缆节毕拣揣尿霖歉乍萄柑炉簿烹忧谤掩灸搅侣畦实溶搬伎绣俩蛮颖沏【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究
