OFDM無(wú)線系統(tǒng)中的TOA估計(jì)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(wú)線系統(tǒng)，如空間通信系統(tǒng)、無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線城域網(wǎng)、無(wú)線蜂窩網(wǎng)等。隨著人們對(duì)OFDM無(wú)線系統(tǒng)中測(cè)距、定位、導(dǎo)航、遙感遙測(cè)等服務(wù)需求的增加，OFDM無(wú)線信號(hào)到達(dá)時(shí)間(TOA)估計(jì)技術(shù)在這些系統(tǒng)中獲得了研究和應(yīng)用，如Wi-Fi無(wú)線局域網(wǎng)中的TOA定位應(yīng)用、WiMAX無(wú)線城域網(wǎng)中的定位和測(cè)距應(yīng)用、3GPP LTE系統(tǒng)中的定位應(yīng)用、空間無(wú)線系統(tǒng)中的應(yīng)用等。但OFDM無(wú)線信號(hào)TOA估計(jì)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(wú)線信號(hào)TOA估計(jì)、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(wú)線信號(hào)TOA估計(jì)、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(wú)線信號(hào)TOA估計(jì)等方面進(jìn)行了深入的研究，本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1.高斯白噪聲信道中OFDM無(wú)線信號(hào)TOA估計(jì)的研究中，在研究傳統(tǒng)偽隨機(jī)(PN)序列TOA估計(jì)算法和連續(xù)波相位TOA估計(jì)算法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于OFDM符號(hào)時(shí)域相關(guān)特性和頻域子載

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

4、OA估計(jì)過程中的用戶服務(wù)小區(qū)搜索和無(wú)線信道下的OFDM信號(hào)TOA估計(jì)算法。針對(duì)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(shí)偏移問題設(shè)計(jì)了新的小區(qū)搜索信號(hào)，提出了一種基于序列與符號(hào)檢測(cè)的小區(qū)搜索方案。分析了現(xiàn)有的序列相關(guān)OFDM信號(hào)TOA估計(jì)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(hào)TOA估計(jì)算法。所提出的算法利用引導(dǎo)沿檢測(cè)進(jìn)行TOA粗估計(jì)；研究了小數(shù)TOA對(duì)

5、粗估計(jì)代價(jià)函數(shù)的擴(kuò)展作用，通過定義擴(kuò)展函數(shù)進(jìn)行TOA精估計(jì)。計(jì)算機(jī)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(jiǎn)單實(shí)用；所提出的OFDM信號(hào)TOA估計(jì)算法抗多徑衰落能力強(qiáng)，TOA估計(jì)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(wú)線信號(hào)TOA估計(jì)的研究中，研究了用于接收信號(hào)預(yù)處理的用戶頻偏估計(jì)算法和OFDMA信號(hào)TOA估計(jì)算法。針對(duì)子載波采用子帶分配方式的O

6、FDMA信號(hào)設(shè)計(jì)了一種頻偏估計(jì)訓(xùn)練序列，提出了基于相鄰符號(hào)間子載波相位差的頻偏估計(jì)算法。研究了現(xiàn)有的OFDMATOA估計(jì)訓(xùn)練序列和OFDMA信號(hào)TOA估計(jì)算法，針對(duì)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(jìn)序列，在改進(jìn)序列的基礎(chǔ)上提出了新的OFDMA無(wú)線信號(hào)TOA估計(jì)算法。所提出的OFDMA無(wú)線信號(hào)TOA估計(jì)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(shí)現(xiàn)TOA粗估計(jì)，利用小數(shù)TOA補(bǔ)償過程中信道沖