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单载波频域均衡(Single Carrier Frequency Domain Equalization,SC-FDE)技术由于其出色的抗多径衰落的能力,以及较低的硬件实现复杂度,正逐渐成为宽带无线通信技术的重要组成部分,同时作为正交频分复用(OFDM)技术的补充和发展,已经成功应用于3GPP长期演进(LTE)系统中的上行链路。目前关于SC-FDE技术的研究主要集中在较高信噪比条件下的无线通信系统中,但实际上无论是在民用通信领域还是军事通信领域,都对低信噪比条件下SC-FDE技术的研究提出了需求,典型的代表如基于空白电视频段的“Weightless”标准。作为一种宽带无线通信技术,SC-FDE系统对时频同步误差非常敏感,接收端信号的同步精度直接影响到系统的性能。论文对低信噪比条件下SC-FDE系统的同步算法进行了研究,主要的工作和创新点包括:(1)通过比较目前常见SC-FDE系统同步算法的优缺点,以及这些同步算法在低信噪比条件下的性能分析,论文借鉴了Tufvesson同步算法的基本思想,提出了两种低信噪比条件下SC-FDE系统的同步算法。论文提出的算法解决了Tufvesson同步算法频偏估计精度和频偏估计范围相互制约的问题,并且通过对符号定时估计点的位置进行修正,保证了在多径信道条件下,符号定时估计的正确性。同时论文还给出了这两种同步算法在高斯白噪声(AWGN)信道和多径信道条件下的Matlab仿真分析,说明了同步算法的正确性。(2)在同步算法设计时,考虑到基于结构1的同步算法在利用FPGA进行实现时,资源消耗过大,论文提出了基于结构2的同步算法。虽然基于结构2的同步算法会在一定程度上降低系统的信息传输效率,但是却可以大大减少FPGA实现所消耗的资源,并且理论上可以实现和基于结构1同步算法一样的同步性能。最后论文利用FPGA实现了基于结构2的同步算法,并且通过硬件测试说明了FPGA设计的有效性。