多天线OFDM系统中的频偏估计-通信与信息系统专业论文.docx

承诺书 本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得南京航空航天大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。 本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书） 作者签名： 日 期： 多天线 多天线 OFDM 系统中的频偏估计 i i 摘 要 正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）是九十年代发展起来 的新技术，它由多载波调制技术发展而来，显著特点是其利用的各子载波均为相互正交的。 OFDM 技术具有很多突出的优点，例如具有很高的频带利用率，以及很强的抗码间串扰能力； 同时，OFDM 还具有天然的抗频率选择性衰落的能力等。载波频偏（Carrier Frequency Offset， CFO）是由发射机与接收机间的频率偏差导致的，它会破坏子载波间的正交性，造成系统性能 的严重下降。本文系统地研究多天线 OFDM 系统中盲频偏估计算法，论文工作如下： 对于单输入多输出 OFDM（Single Input Multiple Output OFDM，SIMO-OFDM）系统，研 究了基于多移旋转不变信号参数估计（Multi-Invariance Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques，MI-ESPRIT）技术和多移不变多重信号分类（Multi-invariance Multiple Signal Classification，MI-MUSIC）技术的 CFO 估计算法。仿真结果表明，该两种算法 性能要好于传统的 CFO 估计算法（比如基于 ESPRIT 和基于循环前缀等的 CFO 估计算法），而 且基于 MI-MUSIC 的 CFO 估计算法的性能更加优秀，同时基于 MI-MUSIC 的估计算法对于整 数 CFO 和小数 CFO 都能进行有效的联合估计。 然后，提出了 SIMO-OFDM 系统中基于三线性分解的 CFO 估计算法。把多天线 OFDM 系 统的 CFO 估计问题和三线性模型联系起来，并推导了一种基于三线性分解的盲 CFO 估计算法， 该算法既不需要导频也不需要训练序列。仿真结果显示，三线性分解算法的 CFO 估计性能优于 ESPRIT 算法和循环统计量方法。更重要的是，三线性分解算法无需恒模特性和其他的信源统 计特性，甚至在没有虚载波的情况下也能正常工作。 对于多输入多输出 OFDM（Multiple Input Multiple Output OFDM，MIMO-OFDM）系统， 提出了基于 MI-ESPRIT 和 MI-MUSIC 的 CFO 估计算法。两者都是对接收信号进行重构，使之 具有多移不变性质，进而分别利用 MI-ESPRIT 算法与 MI-MUSIC 算法进行 CFO 估计。仿真结 果表明了两种算法的有效性，而且基于 MI-MUSIC 的算法性能更加优秀。同时，MI-MUSIC 算 法对于整数 CFO 和小数 CFO 都能进行有效的联合估计。 关 键 词 ： 正交 频 分 复 用（ OFDM ）， 载波频偏 （CFO ）， 基于 多移 旋 转不 变 信 号 参数 估 计 （MI-ESPRIT），多移不变多重信号分类（MI-MUSIC），三线性分解 ii ii Abstract Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a new technology in the 90s.OFDM is developed from multi-carrier modulation technique, whose distinguished feature is that the various sub-carriers are orthogonal to each other. OFDM has many outstanding advantages, such as high bandwidth efficiency and strong ability to suppress Inter-Symbol Interference (ISI); and meanwhile OFDM also naturally has the capacity of anti-frequency selective fading