基于IEEE802.11a协议的OFDM系统中的信道估计和同步算法研究

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从IEEE在1997年批准第一个无线局域网标准IEEE802.11规范开始,无线局域网这项技术正在不断地发展。而IEEE802.11a物理层协议规范中采用OFDM传输技术,由于其先天的对抗多径信道衰落的特性,越来越多地受到重视,而成为当今宽带无线通信领域发展的热点。本文既是在此背景下,在IEEE802.11a协议规范内,对基于分组的OFDM突发传输系统进行了研究,重点对于OFDM传输中的几个关键技术,包括信道估计,时间同步和频率同步进行了较为详细的分析和比较。 首先,针对802.11a系统的信道特点和工作特点,选用了基于训练符号的信道估计算法。首先比较了利用单个训练符号的LS信道估计算法和基于平均的LS信道估计算法,证明后者的性能优于前者;然后分析了MMSE算法,结果表明,虽然MMSE算法性能优于LS算法,但是算法计算量大,而且需要预知噪声信息和信道信息。最后,对LS算法进行改进,得到基于DFT的改进算法。仿真表明基于DFT的改进算法只有在训练符号中所有子载波都插入导频和信道采用间隔信道的前提下性能才优于LS算法。 然后讨论时间同步算法,在传统的自相关和互相关相结合时间同步算法的基础上,本文提出了两种改进算法,一种是采用双自相关算法,与传统算法相比,该算法更加简便和直接,而且在多径条件下,优于传统估计算法;另一种是结合信道估计的改进算法,该算法能很好地克服多径条件下传统算法的缺点,达到很高的正确估计概率。 最后探讨频率同步算法。首先,讨论了一种基于OFDM循环前缀的最大似然估计算法,该算法能同时完成系统的定时同步和频率同步,但是该算法计算量很大,而且精度差;接着重点讨论了采用训练序列的频率估计算法,仿真表明采用两个训练序列的Moose算法复杂度小,精度高,适用于频率的精确同步;采用特殊训练序列的Schmidl算法频率捕获范围不受限于±1/2个子载波间隔,而可以用于频率的粗同步;而在Schmidl算法基础上改进的ESCA算法中,虽然只利用一个特殊的训练序列就可以有很宽的频率捕获范围,但是计算量大,并不满足高速传输无线局域网的要求。
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