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多发送多接收正交频分复用(MIMO-OFDM)技术被认为是下一代移动通信系统中最突出的传输技术之一,由于其对符号定时偏移(STO)和载波频率偏移(CFO)的敏感性,使得同步成为一项重要的研究课题。此外,基于正交频分复用的协作式传输系统由于协作节点之间的空间分布性和晶振独立性,来自不同源节点和中继节点的信号到达目标节点之后会产生不同的多符号定时偏移(MSTO)和多载波频率偏移(MCFO),使得同步问题相对于传统的MIMO系统具有更大的复杂度和挑战性。针对以上问题,本论文着重研究了基于OFDM的多天线系统以及协作式传输系统的同步技术。论文所做的主要工作如下:
首先,论文分别介绍了基于OFDM的多天线系统的基本原理和基于OFDM的协作式传输系统中物理层关键技术,给出了OFDM系统的经典同步准则,紧接着对同步误差即DFT窗定时误差、载波频率偏移给OFDM系统性能带来的影响进行了理论分析,此外,介绍了MIMO-OFDM系统中涉及的同步问题,最后对协作式传输系统中同步问题的特殊性作了一些探讨。
紧接着论文针对第四代(4G)MIMO-OFDM系统中长训练序列的定时捕获时间长和运算量大的特点,着眼于硬件实现,提出了一种新的高效低运算量的定时同步算法,算法利用两段相同的恒幅零自相关码(CAZAC)作为定时同步的训练序列,在接收端采用分段快速傅里叶变换(FFT)和快速傅里叶反变换(IFFT)方法代替传统的滑动相关方法计算接收信号相关值以确定定时位置。
最后论文提出了一种适用于DFT-S-OFDM上行协作式通信系统的MCFO补偿算法。该算法在MCFO较大时仍然可以获得近似理想的BER性能,且无需矩阵逆运算,降低了复杂度,提高了协作式传输系统的实用性。对DFT-S-OFDM上行协作式传输系统的BER受MCFO的影响也进行了较为详尽的理论分析,得出了系统BER受MCFO影响的表达式和理论下界。