OFDMA上行多用戶系統(tǒng)中頻偏及時延的估計和補償技術(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，設(shè)計一個OFDMA系統(tǒng)還面臨著一些技術(shù)上的難題，其中一個重要的問題是嚴(yán)格的頻率和時間同步要求。與OFDM類似，OFDMA對頻率和時間同步誤差非常敏感，尤其是在OFDMA上行系統(tǒng)中，多個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OFDMA系統(tǒng)上行同步問題中的多用戶時延估計、多

2、用戶載波頻偏估計以及多用戶載波頻偏補償三方面進行了研究。在OFDMA上行系統(tǒng)中，由于多個用戶共存，且不同用戶具有不同的時延和載波頻偏參數(shù)，使得時延和載波頻偏的估計由于多參數(shù)的問題變得復(fù)雜，另外由于多個用戶信號的疊加，對單個用戶進行載波頻偏補償會對其它用戶的信號形成更大的干擾，因此如何對OFDMA上行系統(tǒng)進行多用戶時延估計、載波頻偏估計以及載波頻偏補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延估計是在初始測距過程中完成的。針對現(xiàn)有初始測距同步算法存在的不考慮載波頻偏的影響、估計性能對多徑信道敏感、以及需要多個符號等問題，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)計了在時域具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的測距碼，通過最大似然方法在時域檢測存在的測距用戶，并估計多個用戶的時延，同時還可以估計整數(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OFDMA符號間隔，利用更少的信道

4、資源提高了時延的估計性能，同時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。
　　 對于OFDMA上行的載波頻偏估計，當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)中是將下行同步估計到的參數(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行多用戶小數(shù)倍載波頻偏估計的迭代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，在載波頻偏較大的情況下提高了估計準(zhǔn)確度，且利用迭代算法降低了計算復(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算法，該算法在用戶數(shù)較多時提高了載波頻偏估計的準(zhǔn)確率。
　　 一旦載波頻偏被估計出來，就可以利用這些估計到的參數(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。此種方法浪費了寶貴的信道資源，增加了時間延遲，不適合在時變信道中傳輸，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行多用戶載波頻偏補償?shù)乃惴?。該算法采用了并行干擾消除的思想，首先用MMSE算法從和信號中估計用戶的信號，之后利用已知的載波頻偏值來進行干擾矩陣的重建，并從和信號中減去其影響，消除載波頻偏引起的載波間干擾和多址干擾，最后補償載波頻偏帶來的惡劣影響。另外將干擾矩陣用帶狀矩