无人机ofdm通信链路中定时同步技术研究

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1、无人机OFDM通信链路中定时同步技术研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：周杰指导教师：吴玉成教授专业：通信与信息系统学科门类：工学重庆大学通信工程学院二O一五年四月StudyonTimingSynchronizationinOFDMCommunicationLinkofUAVAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByZhouJieSupervisedbyProf.W

2、uYuchengSpecialty:CommunicationandInformationSystemCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要无人机具有成本低、部署灵活和无人员伤亡等特点，在军用和民用领域均得到了广泛应用。正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）调制技术凭借其高传输速率、频谱利用率及较强的抗多径干扰能力优点，近年来在无人

3、机下行通信链路中的运用备受关注。同步技术是OFDM系统关键技术之一，定时偏差可能会破坏子载波之间的正交性，导致系统解调性能下降，无法实现信息的可靠传输。论文主要研究在无人机地空通信环境中OFDM数据链路的定时同步算法，主要工作如下：①首先介绍无人机OFDM通信链路工作原理，再研究无线信道的传播特性以及部分典型的信道模型，最后分析无人机地空通信系统的信道模型，确定信道仿真参数，为论文后续工作奠定基础。②针对现有同步算法在快速时变的无人机信道中漏检概率大的问题，论文提出了一种基于信道估计的定时同步算法。该算法采用粗同步和精同步相结合的方法，在粗同步定

4、位到最强径基础上，使用最小二乘(Leastsquare,LS)算法求出信道冲激响应，根据滑动窗口内能量变化判断各径所在位置，然后运用阈值法或自适应门限法检测出第一径。理论分析和仿真结果表明本算法可降低精确符号同步的漏检概率，有效提高系统的定时性能，满足无人通信系统对定时同步性能的要求。③针对基于信道估计的定时同步方案需在时域和频域之间变换以求出信道冲激响应，且还需满足循环右移特性、计算复杂度高、灵活性小的问题，提出一种基于CAZAC序列的定时同步算法。训练符号由四段重复结构组成，粗同步使用相关峰值累加的方法定位到最强径，精同步再利用相关峰值联合相

5、乘的方式提高峰值的尖锐性，保证信号的检测性能。理论分析和仿真结果表明该算法检测精度更高，同时降低了计算量，更加适用于无人机地空通信环境下产生的快速时变多径信道。关键词：无人机通信链路，正交频分复用，定时同步技术，伪随机码，CAZAC序列I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTUAVhastheadvantageoflowcost,flexibledeploymentandnocasualtiesetc.Itiswidelyusedinmilitaryandcivilapplications.OFDM(OrthogonalFrequencyD

6、ivisionMultiplexing)modulationtechnologywithhightransmissionrate,spectralefficiencyandexcellentanti-multipathabilityhasbeenaresearchhotspotintheUAVcommunicationdownlink.AsacriticaltechnologyoftheOFDMsystem,timingerrorsmaydestroyorthogonalitybetweensubcarriersanddecreasedemodu

7、lationperformanceofthesystem.Thereliabletransmissionofinformationcannotbeachieved.ThethesismainlyfocusesonthetimingsynchronizationalgorithmofOFDMdatelinkintheUAVground-aircommunicationenvironment.Themaincontentsaredisplayedasfollows:Firstly,theprincipleofUAVOFDMcommunicationl

8、inkisintroduced.Then,studyonthepropagationcharacteristicsofwirelessc