OFDM無線系統(tǒng)中的TOA估計技術(shù)研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于多種無線系統(tǒng)，如空間通信系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)、無線蜂窩網(wǎng)等。隨著人們對OFDM無線系統(tǒng)中測距、定位、導(dǎo)航、遙感遙測等服務(wù)需求的增加，OFDM無線信號到達時間(TOA)估計技術(shù)在這些系統(tǒng)中獲得了研究和應(yīng)用，如Wi-Fi無線局域網(wǎng)中的TOA定位應(yīng)用、WiMAX無線城域網(wǎng)中的定位和測距應(yīng)用、3GPP LTE系統(tǒng)中的定位應(yīng)用、空間無線系統(tǒng)中的應(yīng)用等。但OFDM無線信號TOA估計技術(shù)還尚未發(fā)展成熟。本

2、文在高斯白噪聲信道中OFDM無線信號TOA估計、多徑信道中用戶頻帶資源在系統(tǒng)帶寬內(nèi)不受限制的OFDM無線信號TOA估計、用戶頻帶資源在系統(tǒng)帶寬內(nèi)受限的正交頻分多址(OFDMA)無線信號TOA估計等方面進行了深入的研究，本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　 1.高斯白噪聲信道中OFDM無線信號TOA估計的研究中，在研究傳統(tǒng)偽隨機(PN)序列TOA估計算法和連續(xù)波相位TOA估計算法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于OFDM符號時域相關(guān)特性和頻域子載

3、波相位差的TOA估計算法；根據(jù)高斯白噪聲信道中最大似然TOA估計算法代價函數(shù)的特性，提出了一種基于最大似然的迭代TOA估計算法。所提出的基于子載波相位差的TOA估計算法結(jié)合了序列相關(guān)粗估計和子載波相位差精估計，相比傳統(tǒng)TOA估計算法，具有不模糊范圍大，估計精度高的優(yōu)點；所提出的迭代TOA估計算法的復(fù)雜度低于窮搜索最大似然算法，其TOA估計精度高于子載波相位差算法。
　　 2.多徑信道中OFDM無線信號TOA估計的研究中，研究了T

4、OA估計過程中的用戶服務(wù)小區(qū)搜索和無線信道下的OFDM信號TOA估計算法。針對小區(qū)搜索過程中的扇區(qū)間干擾、多徑衰落、頻率偏移、定時偏移問題設(shè)計了新的小區(qū)搜索信號，提出了一種基于序列與符號檢測的小區(qū)搜索方案。分析了現(xiàn)有的序列相關(guān)OFDM信號TOA估計算法在多徑信道下受到的影響和分辨率受限的問題，以及超分辨率算法復(fù)雜度高的問題，提出了一種新的多徑信道中OFDM信號TOA估計算法。所提出的算法利用引導(dǎo)沿檢測進行TOA粗估計；研究了小數(shù)TOA對

5、粗估計代價函數(shù)的擴展作用，通過定義擴展函數(shù)進行TOA精估計。計算機仿真表明所提出的用戶小區(qū)搜索方案復(fù)雜度低，搜索效率高，簡單實用；所提出的OFDM信號TOA估計算法抗多徑衰落能力強，TOA估計分辨率不受系統(tǒng)采樣率限制，相比最大似然算法，所提算法雖然精度略低，但其復(fù)雜度也低得多。
　　 3.OFDMA無線信號TOA估計的研究中，研究了用于接收信號預(yù)處理的用戶頻偏估計算法和OFDMA信號TOA估計算法。針對子載波采用子帶分配方式的O

6、FDMA信號設(shè)計了一種頻偏估計訓(xùn)練序列，提出了基于相鄰符號間子載波相位差的頻偏估計算法。研究了現(xiàn)有的OFDMATOA估計訓(xùn)練序列和OFDMA信號TOA估計算法，針對現(xiàn)有訓(xùn)練序列不能充分利用頻率資源的問題提出了改進序列，在改進序列的基礎(chǔ)上提出了新的OFDMA無線信號TOA估計算法。所提出的OFDMA無線信號TOA估計算法利用用戶奇數(shù)子載波序列和偶數(shù)子載波序列的差分相關(guān)以及信道沖激響應(yīng)峰值搜索實現(xiàn)TOA粗估計，利用小數(shù)TOA補償過程中信道沖