OFDM系统中的频率同步技术1

时间：2025-04-19

研究生课程论文

(2011-2012学年第一学期)

OFDM系统中的频率同步

李松山

说明

1、课程论文要有题目、作者姓名、摘要、关键词、正文及参考文献。论文题目由研究生结合课程所学内容选定；摘要500字以下，博士生课程论文要求有英文摘要；关键词3～5个；参考文献不少于10篇，并应有一定的外文文献。

2、论文要求自己动手撰写，如发现论文是从网上下载的，或者是抄袭剽窃别人文章的，按作弊处理，本门课程考核成绩计0分。

3、课程论文用A4纸双面打印。字体全部用宋体简体，题目要求用小二号字加粗，标题行要求用小四号字加粗，正文内容要求用小四号字；经学院同意，课程论文可以用英文撰写，字体全部用Times New Roman，题目要求用18号字加粗；标题行要求用14号字加粗，正文内容要求用12号字；行距为2倍行距（方便教师批注）；页边距左为3cm、右为2cm、上为2.5cm、下为2.5cm；其它格式请参照学位论文要求。

4、学位类别按博士、硕士、工程硕士、MBA、MPA等填写。 5、篇幅、内容等由任课教师提出具体要求。

OFDM系统中的频率同步

李松山

摘要：OFDM系统是近年来通信系统研究的热点之一，随着频谱资源越来越匮乏，OFDM技术的提出大大提高了的频谱资源利用率。在OFDM系统中，OFDM符号由多个子载波信号叠加构成的，各个子载波间利用正交性来区分，因此确保这种正交性对于OFDM系统来说是至关重要的。OFDM系统最主要的问题之一就是对同步误差非常敏感。微小的同步误差可能引起符号间干扰（ISI）和子载波间干扰（ICI），从而极大地损害系统的性能。因此OFDM系统的关键技术之一就是同步技术。

关键词：OFDM;频谱利用率;同步 0引言

同步对于任何数字通信系统来说都是根本的任务。没有精确的同步算法就不能对传送的数据进行可靠的接收。从数字基带算法设计的工程师的角度来看，对于一个成功的产品，同步算法是有待解决的主要设计问题。

OFDM技术用途广泛，它既可以用于广播类型的系统，也可以用于分组交换的网络。但是在同步的问题上二者采用的途径稍有不同：广播类型的系统发送的是连续的数据，通常采取的措施是首先要经过较长时间捕获信号，然后再跟踪信号，Speth等人在[1]和[2]中对广播接收机的同步技术做了相关的技术分析；而分组交换网络，比如WLAN系统，通常采用的是单脉冲同步的方式。这种场景下，通常突发度较高，需要在分组开始发送后很短的时间之内就要获得同步，为了保证较高的系统吞吐量，必须使接收机的训练信息开销达到最小。

和单载波系统相比，由于OFDM信号的波形特性，导致了很多为单载波系统而设计的同步算法不能被OFDM采用。因此必须根据其波形的特性，为系统量身定做一套同步技术。OFDM系统的频域特性可以在离散傅里叶变换下说明几个同步差错的影响，另外，很多OFDM同步的功能既可以在时域，也可以在频域中完成。这就增加了很多处理上的灵活性。

目前OFDM系统的同步包括帧同步、载波同步、符号同步（确定FFT窗口的边界）和采样同步。从时间和频率角度来划分，也可以将OFDM系统的同步分为时间上的同步技术和频率上的同步技术，其中时间上的同步技术包括：帧同步和符号同步；频率上的同步技术包括：载波同步和收发两端的采样频率同步。

在本文中主要讨论频率上的同步技术，即载波同步和收发两端上的采样频率同步。

1频率同步算法分类 1.1 综述

OFDM的主要缺陷之一是对载波频率偏移的灵敏度。由于子载波不再在离散傅里叶变换的sinc函数的波峰处取样，所以会产生比较大的衰减。其中sinc(x)=sin(x)/x。由于不能在sinc函数的零交叉点进行取样，就会产生相邻的载波间干扰。对于信噪比全部影响的分析见Pollot等人的[3]，同时为了达到相对较小的频率误差，dB恶化近似为

SNR

其中的

loss

103ln10

( T

)

EsdBN0

（1）

是频率误差，是子载波间隔的系数；T是取样周期，性能因调制

的不同有很大的差异，点数较少的星座图比点数多的星座图可以容忍较大的频率误差。

在Hsieh和Wei[4]经开发出的关于OFDM系统中估算载波频率偏移的各种算法分成三种类型：

类型1 数据辅助算法，这些方法基于嵌入传输信号的特定训练信息；类型2 非数据辅助算法，通过分析频域内的接收信号进行估计；类型3 基于OFDM的循环前缀进行估计。