OFDM系统中同步算法的分析与比较.pdf

书 !# 年第 $ 期 研究与开发 RESEARCH DEVELOPMENT 文章编号：1001 - 893X（2006）04 - 0150 - 06 O DM 系统中同步算法的分析与比较! 罗仁泽 （电子科技大学 中山学院，广东 中山 528402） 摘 要：对近年来具有代表性的 53 种同步算法进行了分析和比较，指出了各自的优缺点，提出了下 一步研究的方向。这对于无线通信 OFDM 系统中同步技术研究具有重要指导意义。 关键词：OFDM 系统；同步；PN 序列；盲方法 中图分类号：TN929. 5 文献标识码：A Analysis of and Comparison among the Synchronization Schemes for O DM Systems LUO Ren - ze （Zhongshan Institute，University of Electronic Science and Technology of China，Zhongshan 528402，China） Abstract：Fifty - three kinds of the most important synchronization algorithms for OFDM systems are ana- lysed and compared. And the advantages and disadvantages of those algorithms and the research in the fu- ture are shown to give a direction for the synchronization technology in the next generation mobile commu- nication systems. Key words：OFDM；synchronization；PN seguence；blind method 1 引 言 在高速移动的通信系统中，多径传播导致符号 间干扰（ ISI）是普遍存在的问题。当存在 ISI 时，传 输信息不能正确解码。 因为正交频分复用（ OFDM）具有强大的抵抗 ISI 的能力，所以非常适合于高速移动通信系统。当 通信系统增加信息传输速度时，信息传输时间必然 变短。由于多径产生的时间延迟可以看作恒定的， 所以，ISI 在高数据率传输率的通信中成了一个瓶 颈。OFDM 通过同时发射多路低速传输的信息解决 了这个问题，正是由于多路的延时导致了极少的 ISI。同时，OFDM 与传统的单载波技术相比较而 言，其实现复杂度也低很多。 实际上，多载波通信技术在 20 世纪 60 年代就 出现了，但是，一直到能用快速傅里叶变换（FFT）来 进行数字实现时才得到广泛应用。目前，OFDM 已 经应用到通用交换电话网（ GSTN）、蜂窝无线电话 （Cellular radio）、数字地面广播电视（ DVB - T）、高 清晰度广播、高性能无线局域网（ HYPERLAN / 2）、 IEEE802. 11 以及第四代移动通信系统的候选方案 中。 在高速移动环境下，由于发射机和接收机两端 振荡器器件的不稳定和多普勒效应导致了载波频率 发生偏移；同时由于多径现象以及各种噪声干扰等 导致了定时偏移。因此，需要进行时间同步和频率 同步，以使系统获得良好的性能。同时，OFDM 系统 对于同步误差十分敏感，因此，同步技术是 OFDM 系统中的一个非常重要的关键技术。 本文将通过对近年 OFDM 系统具有代表性的 53 种同步算法进行分析，指出存在问题和今后的研 究方向。 051 ! 收稿日期：2005 - 12 - 16；修回日期：2006 - 05 - 08 2006 年第 4 期 研究与开发 RESEARCH ＆ DEVELOPMENT 2 OFDM 系统中的同步技术 按照 OFDM 系统中产生同步信号是否采用已 知信息来分可以分为非盲同步和盲同步两大类方 法，其中，非盲同步方法按照采用的已知信息可进一 步分为保护间隔同步、导频同步、训练序列同步 3 种 方法。近年来关于 OFDM 系统中同步技术的研究 非常多，下面仅就主要的 53 种同步方法概述如下。 2. 1 保护间隔进行同步 用保护间隔的循环特性［1，2］来进行同步时，可 以不需要训练序列，同时避免了导频的使用，减少了 计算复杂度。 基于文献［1］、［2］的改进算法［3］通过多个保护 间隔的信号进行累计来获得更优的同步信号。文献 ［1］的改进算法［4，5］是通过加权的方式来减小 ISI 的 影响，这在一定程度上同步性能仍然不够理想。文 献［5］是通过减小对采样时钟频率偏移的敏感性， 用大的运算量和运算复杂性来换取性