1. 研究目的与意义（文献综述）

随着经济全球化的发展以及信息化时代的到来，我国乃至全球的通信人数在激增，如今我国有超过8亿的网民用户，通信网络覆盖全国所有的城市、乡镇乃至每一个行政村，每天上至七八十岁的老人下至几岁的孩童都在利用自己手中的通信设备来进行信息的传递和接收，但我们知道他们用来通信的设备不过就是信息的发送和接收设备，而真正的信息的传输需要通过我们平时不太关注的通信系统。面对如此庞大的通信人数以及通信者对高质量通信的要求，例如高清视频和3D有戏等，在新时代我们通信网络的可靠性、安全性等面临新的挑战，我们的通信网络必须向着高速率和大容量的方向发展，与传统的通信系统相比，相干OFDM系统凭借其频谱利用率高，色散容忍度大和可灵活操控有效子载波的位置、调制格式等技术特点，OFDM系统成为新一代通信系统的首选，但是频率偏移对于相干OFDM系统来说却是致命的，相干OFDM系统对于子载波频率的偏移非常敏感，因为为了提高频谱利用率，OFDM的信号在频域有重叠的部分，其是利用信号在时域的正交性来解调信号，一旦在信号传输过程中发生频率偏移，就会影响信号的正交性，从而会发生信号之间的相互干扰，因为OFDM是一种多载波调制技术，如果频率偏移的问题无法得到很好的解决，轻者系统性能受限，无法提升；重者系统根本无法工作。所以我们必须对相干OFDM系统的频率偏移做出估计和补偿，只有这样才能真正的使用相干OFDM系统。

作为相干OFDM系统的重要技术，对于频率偏移补偿算法的研究由来以久，对于数据辅助型的频率补偿算法的研究，最早提出了Schmidlamp;Cox算法将频率偏移区分为整数部分和小数部分两个部分进行分别研究，Schmidlamp;Cox算法从理论上来将可以对任意大小的信号进行频率偏移估计，尤其对小数部分的估计非常正确，但其对整数部分的估计却不如小数部分。2011年，美国NEC实验室利用码元循环移位的方法设计出两组不同的训练序列来估计频率偏移，2012年XianZhou等人在时域上利用多个重复单元组成新型训练序列来进行频率偏移的补偿。但是其频率估计范围有局限，2015年加拿大的工作人员提出了基于加权序列的CAZAC作为训练序列来实现频率偏移的估计和补偿。上述讲的是基于训练序列的频率补偿算法，而另一个方法则是基于导频的频率补偿算法，导频信号是基站连续发射未经调制的直接序列的扩频信号，最简单的用导频方法的频率估计就是在接收端通过数字滤波器或扫描的方法找到子载波的位置，然后通过子载波的位置来估计频率偏差。2008年，Ferd Buchail等人在OFDM信号频谱中间放置导频信号，先进行粗估计频偏，在通过LPF提取该导频信号从而判断频偏。在这个基础上，德国人Ying Kan Chen 等人利用RF-Pilot的额外带宽提高发射机与接收端之间采样频率偏移的容忍度。还有一种基于循环前缀（CP）的算法，但基于CP的频率补偿算法一般是在加性高斯白噪声的信道环境中，利用CP与有效信号的相关性，通过最大似然的方法估计频偏。最后还有一种盲同步算法，这种方法是对大量接受信号进行统计分析来得到频偏。但是，最近研究者喜欢把CP与盲同步算法结合起来来进行频偏的估计和补偿，以上介绍了多种频率偏移的估计和补偿算法，这些都是近年来国内外的研究成果。

2. 研究的基本内容与方案

未来光网络的主要发展方向高速率和大容量的光传输网络，相干OFDM系统作为备选方案之一，凭借其频谱利用率高和色散容忍度大和可以灵活控制有效子载波位置、调制格式等特点越来越受到研究者的关注。但具有诸多优点的相干OFDM系统由于要保持子载波正交，所以其对子载波的频率偏移非常敏感，所以本次研究的基本内容就是通过查阅相关文献对相干OFDM系统频率偏移补偿算法进行深入研究和理解，最终要掌握各种相干OFDM频率补偿算法，并且能对典型算法利用matlab软件进行仿真。本次的仿真平台是matlab，我将采用通过编写程序代码来实现频率补偿算法的仿真，由于本次是对通信系统的仿真，所以我将采用的技术方案就是对发射机和接收机的设计以及在信道中间加入相应的噪声。在发射机端，OFDM的基带信号我将由matlab的程序产生，我将首先要确定OFDM信号的相关参数，包括合适的保护间隔、确定OFDM的子载波总个数以及需要插入导频信号的低频子载波个数，将导频信号均匀插入其中，作为相位噪声的估计、然后我将对OFDM的帧进行相应的设置，确定一个OFDM符号周期，我将采用快速傅里叶逆变换（IFFT）运算将频域信号转化为时域信号，至此我们完成对每一个OFDM符号的设置，在接收端，首先我将利用一个波长选择开关作为滤波器减弱噪声的影响，接着我将采用DSP算法对信号的幅度和相位的失衡进行补偿，然后在我将采用频率补偿算法对频率偏移进行补偿，然后我将采用快速傅里叶变换（FFT）还原OFDM信号，从而完成本次仿真。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需要的相关知识和技术方案。

确定方案，完成开题报告。

第4-8周：深入学习相干ofdm系统频率偏移补偿算法。

4. 参考文献（12篇以上）

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