超宽带无线通信系统中同步技术的研究

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1、V781333分类号UDC：型!!丛f密缴坦!：3学号东南硕士学大学位论文研究生姓名：盍堡羞导师姓名：望当国麴撞申请学位级别亟±学科专业名称通信皇j壹星丕缝沦文提交d期呈QQ曼生墨旦目论义答辩日期!QQi生!旦目学位授予单位丕直太堂学位授了日期答辩委员会主席评阅人2005年3月曰摘要超宽带(Ultra-Wideband，UWB)技术已逐渐成为无线通信领域研究与开发的热点，并被视为下一代无线通信的关键技术之一。目前，UWB无线通信系统主要分成两类：无载波UWB系统和载波调制UWB系统。载波调制的UWB系统又有多种实现方案，

2、主要的两种是单载波直接序列码分多址(DS．CDMA)方案和多带正交频分复用(MB．OFDM)方案。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术，由于具有频谱利用率高、抗多径能力强、信道均衡需求相对简单等优点，特别适合于宽带无线通信。本文着重研究基于OFDM调制技术的UWB无线通信系统，侧重于研究系统中的同步技术。本文在介绍UWB技术的背景知识和OFDM系统基本原理的基础上，详细分析OFDM系统的同步技术，讨论各种非理想同步因素对OFDM系统性能的影响，并给出

3、典型的OFDM同步算法。通过对已存在的各种同步算法的研究与分析．文中提出了一种基于特殊训练符号的符号定时方案和一种基于导频符号的频偏估计方案。符号定时方案由于使用了FZC(Frank-Zadoff-Chu)序列或FH(Frank．Heimiller)序列，使基于滑动相关的符号定时不受频偏的影响，可以一步实现精确的符号定时。对频偏估计，首先提出～个基于导频的估计算法，然后设计了一个估计方案，该方案既能保证足够的估计范围，又有足够的估计精度。本文还设计了基于OFDM的UWB通信系统中的一整套同步方案。首先，介绍UWB仿真系统

4、的基本结构、信道模型。其次，根据UWB系统的特点，选择合适的同步算法，分别从帧检测、符号定时、频偏估计及相位跟踪等方面介绍整个系统的同步过程，并给出UWB系统中各个同步阶段的性能曲线图。最后，为了从整体上评价同步的性能，文中还比较了理想同步与非理想同步情况下系统的性能。关键字：超宽带．正交频分复用，FZC序列，FH序列，同步ABSTRACTUWBtechnologyhasbecomeallinterestresearchareainwirelesscommunication，anditisconsideredasoneo

5、fthekeytechnologiesforthenextgenerationwirelesscommunication．Presentl3I,UWBwirelesscommunicationsystemsareclassifiedintotwomainforms：non-carrierUWBsystemandcarriermodulatedUWBsystem．Meanwhile,carriermodulatedUWBsystemcanbeimplementedusingmanyschemes，inwhichDS-CDM

6、AUWBandMB—OFDMUWBarethetwomainones．OFDMtechnology,withthemeritsofhighbandwidthefficiency,robustnesstomulti-pathandsimplicityofequalization，isespeciallysuitableforwidebandwirelesscommunication．Inthisthesis，anOFDMbasedUWBsystemisstudied，emphasizingparticularlyonthe

7、synchronizationtechnologies．FollowingtheintroductionofthebackgroundknowledgeofUWBandthebasicprincipleofOFDM，synchronizationtechnologiesareanalyzedinmoledetail．Somenon-idealeffectsontheperformanceofOFDMsystemsarediscussed．AndsometypicalOFDMsynchronizationschemesar

8、epresented．Afterinvestig撕ngsomeexistingsynchronizationschemes，onesymboltimingschemebasedonspecialu-ainingsequencesandonefrequencysynchronizationschemebasedonpi