基于LS算法的MIMO-OFDM频率同步摘要：频率同步是MIMO-OFDM同步技术必须解决的问题之一，但是传统的基于ML算法的频率偏移估计条件要求苛刻，计算复杂，因此对CFO简单算法的探究势在必行。为此提出一种基于LS算法的频率偏移估计，并将其性能与基于ML的频率偏移估计的性能进行比较。仿真结果表明，LS算法性能等同于ML算法性能。基于LS算法的简单性和使用条件的低约束性，可使用LS算法获得和ML算法相同的频偏估计。关键词：MIMO-OFDM;频率同步;ML;LS：TN929.53文献标识码：ALS-basedFrequencySynchronizationforMIMO-OFDMSystemsHUQian,YANBiao,QIUMeng-dong,WANG激a-min(CollegeofInformationEngineering,YangzhouUniversity,Yangzhou激angsu225009,China)??Abstract:OneofthekeyissuesofMIMO-OFDMsynchronizationisfrequencysynchronization.However,theconditionofconventionalML-basedCFOisrigorousandcomputationiscomplex.So,ItisimperativetoexploreanewmethodofCFO.CFObasedonleastsquare(LS)wasproposed,andLS-basedCFOwascomparedwithoneofML-basedCFOs.ThesimulationresultsshowedthattheperformanceofLSisequivalenttothatofML.LS-basedCFOissimpleandlessrestrict.ThesimpleLSmethodcanbeusedtoobtainthesameCFOasusingML.Keywords:MIMO-OFDM;Frequencysynchronization;ML;LSOFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作是一种调制技术，也可以被看作是一种复用技术。选择OFDM的一个主要原因在于它能够很好的对抗频率选择性衰落或窄带干扰。MIMO(Multi-InputMulti-Output)技术被认为是一个能够提高无线通信系统的数据传输率和频谱效率，提高传输的质量，增大系统容量的重要研究方向。MIMO技术与OFDM技术的结合可以提供有效的抗频率选择性衰落的能力和更高是频谱利用率，将是高速宽带无线通信发展的趋势和潮流。同步是MIMO-OFDM系统接收机的一项重要任务，其中频率同步是需要解决的关键问题之一，载波频率偏移会引入ICI(Inter-ChannelInterference)，ICI将严重损害系统的性能，因此必须尽可能提高同步的精确性。目前已经提出了许多基于ML(MaximumLikehood)算法的定时同步和频率同步方法［1-5］。然而，ML估计需要已知代价函数及观测数据，要求较为苛刻，相反，LS(LeastSquares)算法则对任何统计特性都不做要求，只把估计问题作为确定的最优化问题来处理，其条件非常宽［6］。本文提出一种基于LS的频率偏移估计，并将基于LS的频率偏移估计的性能与基于ML的频率偏移估计的性能进行比较。1MIMO-OFDM的模型考虑一个子载波数为??N，循环前缀长度为K??的MIMO-OFDM系统，发送天线个数和接收天线个数分别为??N??t,N??r??。从第??p??个传送天线中传送的OFDM信号为?オ?S??p(n)=1N∑N-1k=0S??p(k)??exp??(j2??π??nkN)（1）??式中：??N??为OFDM符号的子载波数。假设系统运行在一个多径环境，信道最大延迟设为??d??。那么，发送天线??p和接收天线q??之间的信道为??h????(p,q)??(n)=∑L-1l=0h????(p,q)??(l)δ(n-l)(2)??式中：??h????(p,q)??(l)为p和q之??间子信道的增益。假设无频率偏移时，接收端的信号为??x??p(n)=∑N??t-1p=0∑d-1l=0h????(p,q)??(l)S??p(n-l)=?ぁ?N??tp=0∑d-1l=0h????(p,q)??(l)［1N∑N-1k=0S??p(k)??exp??(j2??π??(n-l)kN］(3)??由于存在多普勒效应以及收发两端振荡器内部的不稳定性，它们会引起频率偏移??ε，则q??接收端的信号为??r??q(n)=∑N??t-1p=0X??p(n)e????-i2??π??εn/N??（4）??式中：??q=1,2,3,…，N??r??。由式(1)~式(4)可得，受频率偏移影响的MIMO-OFDM系统接收端的信号用矩阵表示。r=WHSE=WXE（5）??式中：??W??为发送信号的傅里叶变换矩阵，??［W］????r,s??=1Ne????-j(2??π??/N)rs??,r=0,1,…，N-1；s=0,1,…，N-1；?И???E=??diag??［1,e????j2??π??ε??…e????j2??π??ε(n-1)/N??］,为一个N*N?У亩越蔷卣螅华?X=HS=［X(0),X(1),……，X（N??t-1）］，为N??t?Ц鎏煜叩姆⑺托藕拧?在接收端，利用反傅里叶变换??W????H????对接收信号进行解调，解调后的信号为g=W????H??r=W????H??WXE=BE（6）?...