OFDMA上行多用戶系統(tǒng)中頻偏及時(shí)延的估計(jì)和補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、OFDMA近年來吸引了大量的關(guān)注，目前它已經(jīng)被IEEE MAN802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)采納為三種物理層模式中的一種。盡管OFDMA有許多的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)OFDMA系統(tǒng)還面臨著一些技術(shù)上的難題，其中一個(gè)重要的問題是嚴(yán)格的頻率和時(shí)間同步要求。與OFDM類似，OFDMA對(duì)頻率和時(shí)間同步誤差非常敏感，尤其是在OFDMA上行系統(tǒng)中，多個(gè)用戶的存在使得同步問題變得更加復(fù)雜。
　　 本論文主要針對(duì)OFDMA系統(tǒng)上行同步問題中的多用戶時(shí)延估計(jì)、多

2、用戶載波頻偏估計(jì)以及多用戶載波頻偏補(bǔ)償三方面進(jìn)行了研究。在OFDMA上行系統(tǒng)中，由于多個(gè)用戶共存，且不同用戶具有不同的時(shí)延和載波頻偏參數(shù)，使得時(shí)延和載波頻偏的估計(jì)由于多參數(shù)的問題變得復(fù)雜，另外由于多個(gè)用戶信號(hào)的疊加，對(duì)單個(gè)用戶進(jìn)行載波頻偏補(bǔ)償會(huì)對(duì)其它用戶的信號(hào)形成更大的干擾，因此如何對(duì)OFDMA上行系統(tǒng)進(jìn)行多用戶時(shí)延估計(jì)、載波頻偏估計(jì)以及載波頻偏補(bǔ)償就成為重要的研究課題。
　　 在目前的IEEE MAN802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)中，

3、OFDMA模式的上行多用戶時(shí)延估計(jì)是在初始測距過程中完成的。針對(duì)現(xiàn)有初始測距同步算法存在的不考慮載波頻偏的影響、估計(jì)性能對(duì)多徑信道敏感、以及需要多個(gè)符號(hào)等問題，本文提出了一種用于OFDMA上行的最大似然測距同步方法。該方法設(shè)計(jì)了在時(shí)域具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的測距碼，通過最大似然方法在時(shí)域檢測存在的測距用戶，并估計(jì)多個(gè)用戶的時(shí)延，同時(shí)還可以估計(jì)整數(shù)倍采樣間隔的載波頻偏。與已有的頻域相關(guān)算法相比，提出的算法只需要一個(gè)OFDMA符號(hào)間隔，利用更少的信道

4、資源提高了時(shí)延的估計(jì)性能，同時(shí)降低了下行頻率同步的苛刻要求，且沒有長CP的限制，更適合于大范圍小區(qū)情況。
　　 對(duì)于OFDMA上行的載波頻偏估計(jì)，當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)中是將下行同步估計(jì)到的參數(shù)值作為上行傳輸?shù)膮⒖?，但是由于多普勒頻移、下行估計(jì)誤差以及收發(fā)頻率不穩(wěn)定性，上行系統(tǒng)中載波頻偏的影響不可忽略。本文提出了一種在上行接收端進(jìn)行多用戶小數(shù)倍載波頻偏估計(jì)的迭代MUSIC算法，該算法基于MUSIC陣列處理算法，結(jié)構(gòu)簡單，不需要訓(xùn)練序列，是一種

5、盲估計(jì)算法。該算法克服了MUSIC算法存在的峰值模糊性、頻偏不匹配和復(fù)雜度高等弱點(diǎn)，在載波頻偏較大的情況下提高了估計(jì)準(zhǔn)確度，且利用迭代算法降低了計(jì)算復(fù)雜度。論文中又將迭代MUSIC算法與多址干擾消除結(jié)合，得到一種非盲的載波頻偏估計(jì)算法，該算法在用戶數(shù)較多時(shí)提高了載波頻偏估計(jì)的準(zhǔn)確率。
　　 一旦載波頻偏被估計(jì)出來，就可以利用這些估計(jì)到的參數(shù)去消除載波頻偏帶來的惡劣影響。OFDMA上行系統(tǒng)中載波頻偏補(bǔ)償由于多參數(shù)的問題而變得復(fù)雜，

6、已有的做法是將估計(jì)到的參數(shù)傳回用戶發(fā)射端來重新調(diào)整。此種方法浪費(fèi)了寶貴的信道資源，增加了時(shí)間延遲，不適合在時(shí)變信道中傳輸，因此本文提出了一種無需參數(shù)回傳，在基站端可以直接進(jìn)行多用戶載波頻偏補(bǔ)償?shù)乃惴āＴ撍惴ú捎昧瞬⑿懈蓴_消除的思想，首先用MMSE算法從和信號(hào)中估計(jì)用戶的信號(hào)，之后利用已知的載波頻偏值來進(jìn)行干擾矩陣的重建，并從和信號(hào)中減去其影響，消除載波頻偏引起的載波間干擾和多址干擾，最后補(bǔ)償載波頻偏帶來的惡劣影響。另外將干擾矩陣用帶狀矩