一种采用可变同步帧的OFDM符号定时同步算法

符号定时同步是正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）系统中最为关键的同步之一。针对现有的基于数据辅助类的同步算法中帧头存在持续时间长、抗噪声性能差和对载波频偏敏感等问题，提出了一种可变长度的同步帧结构，采用滑动差分相关算法完成符号定时同步。仿真结果表明，提出的同步帧结构持续时间短于一个OFDM符号周期，并且训练序列长度可以通过估算信噪比大小而灵活控制。同时，所提算法在归一化载波频偏为12（远远超过晶振的误差范围 ±10-5）的情况下正常工作；在高斯白噪声和多径衰落信道中都有较好的性能，且其流水线结构易于硬件实现。     

一种改进的GFDM时频同步算法

针对广义频分复用（GFDM）系统对符号定时同步要求较高的问题,提出了一种新的基于前缀码的同步算法。在接收端,在获取粗略定时信息的基础上,利用前缀码前后两部分的相位差实现载波频偏估计,并对接收序列的频率偏移进行纠正,然后通过纠正后序列与已知发射前缀的互相关函数实现精确的符号定时估计。由于该前缀码具有共轭对称的特性,使其避免了“平顶效应”的出现。结合5G中低时延高可靠场景,在频率选择性信道中对其进行仿真,并通过均方误差对其性能进行了评估。理论分析及仿真结果表明,该算法相对于原算法具有更好的定时同步性能和更低的复杂度,提升了GFDM系统的整体性能。     

低轨LTE卫星随机接入前导设计及检测算法研究

针对低轨卫星环境中的较广波束覆盖范围和较大多普勒频移的特点,研究了能够应用于低轨LTE（Long Term Evolution）卫星移动通信中的随机接入前导及其检测算法。首先,提出多根长序列（MRLS）,该序列通过级联多个根序列号不同的短ZC（Zadoff-Chu）根序列构建,可以支持一步定时提前估计;其次,提出一种基于MRLS的随机接入前导检测算法,该算法通过相邻短ZC根序列的共轭相乘产生多个检测序列,再与多个待检序列进行联合差分相关检测,克服了整数倍和小数倍子载波间隔的多普勒频移的影响。仿真结果表明,利用MRLS序列,所提算法对载波频率偏移具有很好的鲁棒性,适用于基于LTE的低轨卫星移动通信系统。     

基于数据辅助的MPSK信号频域信噪比估计

为在载波频率精确恢复前提高多进制数字相位调制（MPSK）信号在低信噪比下的估计精度,提出了一种数据辅助的MPSK信号频域信噪比估计算法。算法在符号定时恢复和帧同步后提取同步段符号,相关运算后在频域进行信噪比估计。仿真结果表明,算法估计均值无偏,不受载波频率误差的影响,在符号长度为512、信噪比为-10 dB时,均方误差与克拉美罗界只有0.15 dB的偏差,特别适合于接收信号包含载波频率误差且要求低信噪比下具有较高信噪比估计性能的应用。     

新型船舶自动识别系统设计及其同步算法分析

为了提高船舶自动识别系统（AIS）的容量，提出了基于正交频分复用技术（OFDM）的新型AIS系统设计方案。新系统设计主要包括系统参数设计、系统帧结构设计。新系统链路容量和信道传输速率均较传统AIS系统提高了6倍，实现了频域资源的有效利用。该系统对符号定时偏差和载波频率偏差特别敏感，因此对接收信号的同步处理必不可少，在设计的新系统基础之上提出了一种新的盲估计算法，利用包含在循环前缀内的冗余信息，在多径信道信息未知的情况下，直接通过对接收信号做相关构造一个归一化的相关特性函数，通过此函数可得到符号时延位置和多径信道长度，进而得到载波频率偏差。仿真结果表明在多径信道下该算法也具有较好的性能。     

基于变换域的简化LTE小区搜索算法

针对目前LTE小区搜索算法比较复杂的问题,根据信号的时频对称特性,提出了时域 和变换域联合估计的简化方法。没有增加额外的测度函数,分三步实现LTE小区准确搜索, 即时域实现半帧定时和分数倍频偏估计,频域获取整数倍频偏估计和半帧细定时,混合检测 实现帧定时,同时根据同步码的检测获取小区ID。与以往算法相比,所提算法降低了LTE小 区搜索的复杂度。仿真结果证明,信噪比在-10～2 dB之间时该算法的性能有一定提高, 对于实现终端快速准确的小区搜索有一定的应用价值。     

一种改进的LTE系统下行同步算法

LTE（Long Term Evolution）系统中,作为小区搜索的第一步,符号定时算法需要具备很强的鲁棒性。为了进一步增强现有符号同步算法的抗频偏性能,提出了一种优化的符号同步算法。该算法一方面保持已有分段相关同步算法的优点,同时考虑结合预频偏处理来进行符号定时与粗频偏的联合估计,再将多个相关运算集做叠加处理。理论分析和仿真实验结果表明,在多径信道下,所提算法在完成符号定时和粗频偏估计的同时,大大提高了系统抗频偏性能。     

一种适用于宽带短波通信OFDM系统符号定时同步的新方法

针对宽带短波通信正交频分复用（OFDM）系统,提出了一种不需要数据辅助的高效符号定时同步方法。该方法利用OFDM符号中的空载波不传输任何数据这一特性,通过最小化空载波上的数据能量来将符号定时点锁定在安全区域内,从而完成符号定时同步。该方法可以有效对抗多径效应,适用于短波通信系统。最后将该方法与Al-Dweik同步方案在宽带短波信道条件下进行了仿真对比,结果表明该方法有着更精确的符号定时同步性能,并且适用于各种星座图调制。     

面向用户随机分布的NOMA-卫星通信网络性能分析

针对基于正交多址接入（Orthogonal Multiple Access，OMA）技术的卫星通信网络资源利用率低的问题，提出了一种基于功率域非正交多址接入（Non-orthogonal Multiple Access，NOMA）技术的上行链路卫星通信方案。该方案在用户随机分布的前提下，利用最大或受限的发送功率同时同频发送信息给卫星节点，并采用串行干扰消除（Successive Interference Cancellation,SIC）方法提取各用户信息。通过构建用户随机位置信息与波束增益关系，分析了用户分布对系统性能的影响。通过仿真验证了基于NOMA技术的卫星上行通信网络在系统遍历容量方面具有的优势，并分析了关键参数对系统性能的影响。     

一种16倍采样的Gardner定时同步方法

DVB-S2X(The second generation Digital Video Broadcasting by Satellite Extensions)标准给出了高至256阶的APSK(Amplitude Phase Shift Keying)调制方式，对解调端的符号定时同步、帧同步和载波恢复都提出了更高的要求。结合DVB-S2X技术手册的建议，在经典的基于4倍符号速率采样的Gardner定时同步的基础上，提出了一种在定时同步环路前端加预滤波器并将原来的单路插值扩展到4路插值的基于16倍采样的同步方法。介绍了该方法的思想和结构并进行了仿真实验，结果表明该方法相比于经典Gardner方法有更好的误码性能，在高阶调制的情况下表现尤为突出。     

TD-LTE终端协议栈TTI Bundling方案的实现

TD-LTE系统中小区边缘终端的信道质量较差,为了达到较好的上行覆盖LTE提出了TTI Bund ling技术。通过研究3GPP TD-LTE协议中物理层协议和MAC协议,归纳 出TTI Bunding模式在不同的上下行配比帧结构上HARQ进程相关连的授权、发送和基站反馈 间的时序关系。TTI Bundling实现是基于TD-LTE不同配比下的帧结构时序关系。最后以TD -LTE协议栈为基础,使用规范和描述语言（SDL）/数表结合仿真法（TTCN）实现该功能。     

LTE系统随机接入过程的实现

从LTE系统底层协议入手,结合具体实现,对随机接入过程进行了详细设计,并对随 机接入过程所涉及的具体问题进行了研究,包括PRACH时频资源的计算、响应信息的时 序接收、上行传输的时序控制以及异常情况下的处理及方案设计,最后利用规范说明与描 述语言(SDL）和树表结合表示法(TTCN)仿真,产生消息顺序图(MSC)。仿真结果表明,该 设计满足协议一致性规范。     

MIMO-OFDM系统同步技术研究进展

多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）系统对定时偏移和频率偏差极其敏感,并且对时间同步精度要求极高。分析比较了29种具有代表性的MIMO-OFDM系统同步算法的优缺点,指出针对数据辅助类的同步方法,采用共轭、取反等特性构造优良正交性的训练序列是提高时间同步性能的关键,可在时域进行频偏估计和降低参数维数来降低系统计算复杂度;针对非数据辅助类的同步方法,构造计算复杂度较低的代价函数是提高频率同步性能的关键,这些都是MIMO-OFDM系统同步方法值得研究的方向。     

一种AD9371宽带无线同步定时模块简化方法

在满带宽100 MHz条件下,AD9371的收、发采样频偏问题严重,不采用精确的同步定时模块时,在高斯白噪声信道下测试,误码率较调制误差公式erf值偏高。传统的Gardner定时同步算法虽能降低采样频偏,但Gardner算法的实现复杂度太高。针对这对性能和复杂度间的矛盾,给出了一种同步定时模块的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)简化实现方法。简化后的Farrow滤波器的乘法器与原始的Farrow相比减少50%,环路滤波器占用FPGA资源和传输时延比原环路滤波器都减少了50%以上。将简化后的同步定时模块在AD9371板卡上进行测试,结果表明简化后的同步定时模块与传统的Gardner同步定时模块性能在-30 dBm时误码同时降低到零,性能完全一样,证明此种同步定时方法的等效简化切实有效。     

卫星导航系统授时精度分析与评估

阐述了高精度授时的重要性;详细研究了利用导航星座进行单向、双向授时的原理和测量方法,分析研究了影响授时精度的原因.利用实测数据对双向授时精度进行了评估,得出了有益的结论.     

LTE上行信道的八天线干扰抑制合并技术

基于最小均方误差估计准则推导了LTE多天线上行信道的干扰 抑制合并和最大比合并的均衡公式。通过仿真比较,验证了八天线干扰抑制合并接收算法在 有同频干扰情况下的优越性：随着信噪比的增大,干扰抑制合并算法的误码率大幅降低,而 最大比合并算法则形成误码平台;八天线干扰抑制合并性能明显优于两天线性能。LTE在同 频组网时,基站可以采用八天线接收的干扰抑制合并技术以提高上行链路的抗干扰性能。     

一种基于插值和卡尔曼滤波的接收机钟差预测方法

针对多模多频接收机面临同时处理大量数据的压力,提出了一种基于插值和卡尔曼滤波的接收机钟差预测方法。插值方法分别用拉格朗日和三次样条,三次样条端点的一阶导数采用“差分法代替求导法”来确定。首先由插值方法得出每隔1 s的卫星坐标、速度、钟差、频漂和伪距测量值,然后基于单星授时方法计算出静止接收机钟差,接着用卡尔曼滤波算法对接收机钟差和频漂进行预测,最后将预测的接收机钟差与加拿大空间参考系统（CSRS） 提供的精密接收机钟差数据进行比较。结果表明,拉格朗日插值由于存在龙格效应,其接收机钟差的抖动幅度比三次样条略大,它们与CSRS钟差数据相比,均方根误差在3 ns之内。