孙童 冯亚琪 班如乾 任世杰

【摘 要】研究了正交频分复用超宽带（OFDM UWB）同步算法，进行了载波频偏估计、载波相位跟踪。关于载波频偏估计，分析了时域中基于前导的载波频偏（CFO）估计算法、频域基于训练符号的Moose算法以及频域基于导频的Classen算法，证明Classen算法具有更好的载波频偏估计性能和抗多径干扰能力。关于载波相位跟踪，研究了卡尔曼滤波算法的应用。快速的载波频偏估计和精确的载波相位跟踪使高动态环境OFDM UWB系统性能得到很大提高。

【关键词】高动态;OFDM UWB;载波同步;频偏估计;相位跟踪

中图分类号：TN 911.22 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）11-0075-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.034

【Abstract】Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ultra-Wideband （OFDM UWB） synchronization algorithm is studied，it includes carrier frequency offset estimation and phase tracking. For carrier frequency offset estimation， we compare the CP-based carrier frequency offset （CFO） algorithm in time domain， Moose algorithm based on training symbols and Classen algorithm based on pilot frequency in frequency domain. We prove that Classen algorithm has better carrier frequency offset estimation performance and anti-multipath interference ability. For carrier phase tracking， Kalman filter algorithm is researched. Through these research， fast carrier frequency offset estimation and accurate carrier phase tracking improve the performance of OFDM UWB system in high dynamic environment.

【Key words】High dynamic; Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ultra-Wideband; Carrier synchronization; Frequency offset estimation; Phase tracking

0 引言

由于工作、生活中对高质量、高速率的数字多媒体业务需求的不断地增长，高速率的通信方式应运而生，作为一种无线通信技术，UWB具有低成本、低功耗、高速率的特点[1-2]，能够满足这些要求。本文研究高动态环境OFDM UWB的载波频率同步问题，以期UWB通信系统抗多普勒频移和抗多径干扰。

首先分析OFDM UWB的原理及特点，然后在SISO OFDM系统中，研究了载波频率同步。将几种典型的载波频率同步算法对比研究，包括时域基于CP的CFO估计、频移基于训练符号的Moose算法、频域基于导频的Classen算法，分别在理想信道和瑞利信道进行了仿真，对这三种算法，比较了它们的性能。研究基于卡尔曼滤波的载波相位跟踪，系统的同步性能得到进一步提高。

1 OFDM UWB系统

1.1 OFDM UWB原理

在无线通信领域，OFDM技术有着广泛的应用，它是一种高速多载波传输技术，将成为下一代无线通信的核心技术之一。……