宽带卫星通信系统OFDM同步技术的研究

【摘要】宽带卫星通信己成为当前通信的新热点之一，未来的通信是建立在宽带基础上的多媒体通信。宽带卫星通信易受下雨等大气干扰影响，信道特性较差，且频谱资源紧张。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术具有抗干扰能力强和频带利用率高等特点可以解决上述问题，因而适合应用于卫星通信系统实现高速传输。但是，OFDM的技术优势是建立在各子载波正交的基础上的，对同步误差极为敏感，卫星信道中的多径效应和多普勒频移都会引起同步偏差，因此本文主要研究卫星移动通信系统中OFDM的同步技术。本文首先介绍了宽带卫星移动通信信道特点，并提出本文仿真的信道模型。重点分析了多径效应和多普勒频移，选取郊区环境下宽带卫星移动通信信道模型作为本文仿真环境。而后从OFDM系统的实现过程出发，结合卫星信道特性，重点阐述了OFDM系统中同步偏差产生的原因，理论分析并仿真验证了定时偏差和频率偏差对OFDM系统的影响。采用基于训练序列的方法研究OFDM同步技术，首先进行定时同步，分析并在郊区环境卫星信道下仿真了Schmidl&Cox方法和Minn方法的原理和性能，在此基础上改进训练序列结构，利用其共轭对称性质实现定时估计，定时峰值尖锐，使定时同步精度有了很大提高。频率同步分为小数频偏估计和整数频偏估计两个过程，一般先进行小数频偏估计，而后进行校正消除ICI，再进行整数频偏估计。本文深入研究了Schmidl&Cox的频率同步算法，并基于该算法提出了一种进行多次估值取平均的小数频偏校正方法，其估计性能更准确。对Minn算法进行了研究和性能仿真。对Moose算法和基于导频序列的算法中参数对同步性能的影响进行分析和仿真，基于Schmidl&Cox整数频偏估计算法的改进思想，给出由Moose算法而来的一种整数频偏估计的改进算法。最后，根据定时同步所采用的训练符号结构，提出了基于共轭关系的小数频偏估计方法和新的整数频偏估计方法，对接收端解调信号误码率进行仿真，该算法频率同步性能与Minn算法基本一致。
【作者】于萌萌；
【导师】康健；
【作者基本信息】吉林大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】卫星通信；OFDM技术；多普勒效应；定时同步；频率同步；

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