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论文研究了OFDM无线、有线以及光纤通信系统多种传输环境下实现高效传输的疑难关键技术和性能优化问题，主要工作内容分为三个方面。
第一方面的内容涉及OFDM无线通信系统，所做的主要贡献包括：
（1）提出了一种适用于分组传输OFDM无线通信系统的符号定时同步方法，该方法采用Zadoff-Chu序列构建前导信号以抵抗载波频偏（carrier frequencyoffset，CFO）对符号定时同步的影响，并将互相关峰检测与自相关峰检测相结合以提高多径信道下的估计精度。分析了该方法对多径信道以及载波频偏的抗干扰能力，并对该方法和多种现有方法的性能进行了仿真对比。仿真结果表明，该方法在多径信道下的性能相对于现有各种符号定时同步方法具有显著提升。
（2）提出了一种基于信道冲激响应估计值自相关的采样时钟频偏（samplingfrequency offset，SFO）估计方法，以解决现有估计方法在快速时变信道下估计精度明显下降的问题。仿真结果表明，该方法能够有效克服时变信道、加性高斯白噪声（additive white Gaussian noise，AWGN）以及残留载波频偏对采样时钟频偏估计的影响，在各种干扰下均能够获得优于现有算法的估计精度。
（3）提出了一种基于正弦波形拟合的频域维度插值方法，用于单频网（singlefrequency network，SFN）中导频辅助OFDM无线通信系统的信道估计。该方法将OFDM信号带宽划分为若干个子频带，并采用带直流偏置的正弦波形对各子频带的信道频率响应波形进行拟合插值。通过推导和分析，得到了拟合误差上限的理论计算表达式。仿真结果表明，该方法在单频网中的各种信道条件下均能获得良好的估计精度，而且在单频网长时延多径信道下的性能远优于现有常用的非匹配维纳插值滤波器（wiener interpolationfilter，WIF）方法。
第二方面的内容涉及OFDM有线通信系统，所做的主要贡献包括：
（1）提出了一种基于对不同帧之间的采样起始时刻偏差以及载波起始相位偏差进行估计和修正的信道估计方法，使各帧获得的信道估计结果能够相互利用。仿真结果表明，该方法能够有效提高时不变信道下分组传输OFDM系统的信道估计精度。此外，还提出了一种采用长度较短的、具有时频域恒包络特性以及良好相关特性的序列作为同步序列的数据帧结构，并利用该同步序列对各数据帧的采样起始时刻偏差以及载波起始相位偏差进行估计，进而修正已有信道估计结果，从而获得各数据帧对应的信道频率响应的估计值。该数据帧结构无需为信道估计设置专门的训练序列，提高了有效数据在数据帧总长度中的比重，从而有效提高了系统的传输效率。
（2）提出了一种新的正方形22n+1阶QAM星座图，并设计了该正方形星座图的构造方法。与传统的矩形星座图相比，该正方形星座图具有平衡的I、Q两路信号功率；与传统的十字形星座图相比，该正方形星座图可以根据格雷映射规则建立映射表，而且具有迭代式的轴对称特性。仿真结果表明，该正方形星座图在采用信道编码的通信系统中可获得优于传统的矩形和十字形星座图的误码性能。此外，设计了适用于该正方形星座图的简化的映射和解映射方法，使其实现复杂度和硬件资源消耗远低于传统的十字形星座图。该星座图适合应用于采用自适应调制的OFDM系统。
第三方面的内容涉及OFDM光纤通信系统，所做的主要贡献包括：
（1）指出光纤非线性对光OFDM信号的干扰与激光器相位噪声具有相似性。设计了基于子载波间干扰（inter-carrier interference，ICI）自消除技术以及导频辅助判决反馈环的相干光OFDM系统方案，以抵抗激光器相位噪声以及光纤非线性对光OFDM信号的干扰。对该系统和传统相关光OFDM系统的性能进行了仿真对比。仿真结果表明，与传统相关光OFDM系统相比，子载波间干扰自消除技术的引入使得该系统能够有效抵抗激光器相位噪声产生的子载波问干扰以及光纤非线性造成的子载波间交调，导频辅助判决反馈环的采用则能够有效补偿激光器相位噪声产生的公共相位误差（common phase error，CPE）以及光纤非线性造成的自相位调制（selfphase modulation，SPM）。