基于IEEE 802.16d OFDM载波同步技术的研究

摘要

本文对基于IEEE 802.16d OFDM载波同步技术进行了研究。重点探讨了SS物理层同步算法、相关系统原理和系统的设计。主要内容包括： (1)基于导频的载波和采样频偏的联合跟踪算法，由于采用对相邻OFDM符号的导频进行差分的方法，消除了算法对信道估计结果的依赖性。仿真结果表明改进后算法的载波频偏和采样偏差估计的均方根值分别近似为改进前算法的21.7％和15.8％； (2)基于空子载波和导频的载波跟踪算法，这种优化方法采用最小均方误差准则。估计过程中，同时考虑载波频率偏移产生的固定相位偏差和载波间干扰(ICI)两方面影响。对于ICI能量的估计则充分利用空子载波提供的信息。仿真结果表明，这种基于MMSE准则的频偏跟踪算法由于减小了ICI的影响，所以比忽略ICI(NeglectICI，NICI)只考虑固定相位旋转量的跟踪算法能够更有效地减小系统的误码率和均方误差，误码率性能约提高2dB； (3)基于MMSE的随机相位误差估计算法，采用卡尔曼滤波的方法使得对CPE相位的估计性能得到一定的提高。对同步系统的硬件实现是本文的另一贡献。基于IEEE802.16d协议，设计针对SS基带的同步系统，并且在picoChip并行处理器平台实现帧同步、载波频偏估计和定时跟踪的算法。测试结果表明，本文设计并实现的同步模块均能达到系统预期的性能要求指标。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语，图表目录

声明

第一章绪论

1.1论文研究背景

1.2 WiMAX的国内外应用与研究动态

1.3本论文研究内容与组织结构

第二章IEEE802.16d的标准及物理层仿真

2.1 IEEE 802.16d标准[1]

2.1.1 IEEE802.16d标准主要特性

2.1.2空中接口协议模型

2.1.3空中接口物理层

2.1.4空中接口MAC层

2.2基于IEEE802.16d物理层仿真

第三章OFDM系统原理

3.1 OFDM传输原理

3.2 OFDM非理想因素的影响

3.2.1载波频偏的影响

3.2.2符号定时偏差的影响

3.2.3采样频偏的影响

3.2.4非理想信道的影响

3.3 OFDM实现的关键技术

3.3.1同步技术

3.3.2 PAPR的解决

3.3.3信道估计

第四章IEEE 802.16d同步算法研究

4.1基于IEEE 802.16d的仿真平台

4.1.1可视化仿真平台界面

4.1.2发送端

4.1.3频偏和信道

4.1.4接收端

4.2载波和采样频偏跟踪算法的研究

4.2.1载波和采样频偏的典型算法分析

4.2.2一种载波和采样频偏联合估计的改进算法

4.2.3算法仿真

4.3一种利用空子载波的频偏估计算法的研究

4.3.1载波跟踪的典型算法

4.3.2一种利用空子载波的频偏跟踪改进算法

4.3.3算法仿真

4.4随机相位噪声的干扰和抑制

4.4.1随机相位噪声模型

4.4.2 Songping Wu的相位噪声抑制算法[32]

4.4.3对Songping Wu的相位噪声抑制算法的改进

第五章基于picoChip平台的IEEE 802.16d OFDM同步系统的设计与实现

5.1 picoChip多核阵列处理器的结构和性能

5.1.1 picoChip DVK102硬件系统

5.1.2 picoChip核心处理器PC102结构

5.2基于picoChip平台的系统开发

5.2.1基于picoChip平台的开发工具

5.2.2基于picoChip的开发语言

5.2.3基于picoChip的开发特点

5.3 IEEE 802.16d Subscriber Station实现结构

5.3.1 PC8620系统结构

5.3.2 PC8620系统控制结构

5.4同步系统的设计

5.4.1接收同步系统设计

5.5帧同步和载波同步联合估计的硬件实现

5.5.1 OFDM帧定时和粗频偏估计算法描述

5.5.2帧定时算法实现结构的详细设计

5.5.3帧定时算法硬件实现

5.5.4粗频偏估计算法实现结构的详细设计

5.5.5粗频偏联合估计模块的硬件实现

5.5.6帧检测和粗频偏估计模块的测试

5.6定时跟踪的硬件实现

5.6.1插值滤波的原理

5.6.2定时跟踪实现结构的设计

5.6.3定时跟踪模块的硬件实现

5.6.4定时跟踪模块的测试

第六章全文总结

6.1本文工作小结

6.2下一步工作展望

6.3结束语

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢