LTE系统时变信道下的频率同步技术研究

【摘要】3GPP长期演进项目(LTE)以正交频分复用(OFDM)技术为核心,OFDM技术的明显缺陷在于容易受到载波频率偏移(CFO)的影响,频率偏移会破坏OFDM系统子载波间的正交性,引起子载波间的干扰(ICI),从而造成OFDM系统解调性能的下降和误码率的提高。造成CFO的主要原因是由于发射机的载波频率和接收机本地振荡器频率之间的误差,或者是由于通信收发双方的相对移动而引发的多普勒频移。而随着现代通信日益的向高载频和高速移动环境发展,在高载频和高速移动环境中,由于多普勒扩展的增大而导致信道的相干时间减小,造成信号的持续时间大于信道的相干时间,无线信道逐渐演变成由多径时延扩展造成的频率选择性衰落和多普勒频移造成的时间选择性衰落共同影响的时间-频率双选择性衰落信道,即时变信道。在时变信道中,每一条传输路径上的信道冲击响应是随时间快速变化的,若仍采用假设信道是慢变或时不变情形下的载波频率同步算法,则无法收到算法的预定效果。本文研究的主要内容是LTE系统时变信道下的频率同步技术,重点在于研究时变信道下OFDM系统的CFO估计算法。在时变信道下,信道的未知性大大增加,使得CFO估计变得更加复杂,已有的频率选择性衰落信道下的CFO估计算法已经不再适应时变信道环境。正是由于时变信道的时变性,使得信道和CFO的联合估计算法成为实现CFO估计的主流趋势。通过建立BEM模型以简化时变信道的复杂变化,结合ML估计、导频设计以及自适应滤波等算法实现CFO估计。在经过深入研究的基础上,将现有的时变信道下OFDM系统中的CFO估计算法大致可分为三种类型,并且分别在第三章、第四章和第五章进行推导分析。针对数据辅助类算法中的基函数选择问题,提出基于CE-BEM模型的CFO估计算法；针对基于导频设计类算法中的加权共轭因子会增加算法的复杂度问题,进行简化运算,提出基于导频辅助的优化CFO估计改进算法；针对基于RLS算法中固定遗忘因子不能同时满足算法的收敛速度和收敛精度问题,提出基于可变遗忘因子RLS的CFO估计改进算法。经过仿真分析,在原算法基础上提出的三个改进算法,都在一定程度上提升了CFO估计性能。
【作者】张军龙；
【导师】刘立程；
【作者基本信息】广东工业大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】时变信道；正交频分复用；载波频偏估计；导频；递推最小二乘；遗忘因子；

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