OFDMA系統(tǒng)上行鏈路同步估計(jì)研究.pdf

1、正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)傳送速度非?？?、頻譜使用效率大以及抗多徑干擾能力十分強(qiáng),使其成為無(wú)線通信系統(tǒng)的空中接口標(biāo)準(zhǔn)和第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G)TD-LTE的重要支撐。因?yàn)闊o(wú)線信道的時(shí)變性、頻率選擇性、加性噪聲以及發(fā)送端和接收端的晶體振蕩器頻率不一致的影響,OFDMA上行信號(hào)產(chǎn)生定時(shí)誤差(TE)和頻率偏移(CFO),破壞子載波間的正交性,導(dǎo)致符號(hào)間和碼間干擾,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生多用戶干擾,造成OFDMA系統(tǒng)通信性能嚴(yán)重下降,因此同步對(duì)于

2、OFDMA系統(tǒng)特別重要。同步參數(shù)(如定時(shí)、頻率誤差和信道信息)估計(jì)又是同步過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。與下行傳輸相比,OFDMA系統(tǒng)上行傳輸?shù)耐絽?shù)估計(jì)難度大大增加了。首先,因?yàn)榛?BS)接收信號(hào)是多個(gè)用戶信號(hào)累加在一起的,每一個(gè)用戶信號(hào)經(jīng)過(guò)的信道以及受到的衰落各不相同,于是不同用戶傳輸?shù)纳闲行盘?hào)伴有不同頻率偏移和定時(shí)誤差的信號(hào)特征,傳統(tǒng)OFDM的單參數(shù)估計(jì)問(wèn)題變成了多參數(shù)估計(jì)問(wèn)題。其次,OFDMA上行傳輸過(guò)程中,同步參數(shù)的估計(jì)與其子載波分配方

3、式有極大關(guān)聯(lián),不同的子載波分配方式使用戶信號(hào)有不同的分離難度,給同步參數(shù)估計(jì)增加了難度。為了滿足人們對(duì)通信和數(shù)據(jù)的需求,OFDMA系統(tǒng)必須進(jìn)行同步,而高效且性能好的同步參數(shù)估計(jì)技術(shù)將會(huì)推動(dòng)未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展。
　　在任意子載波分配OFDMA系統(tǒng)上行鏈路傳輸過(guò)程中,傳統(tǒng)的SAGE算法存在算法復(fù)雜度高和限制系統(tǒng)中同時(shí)通信的用戶數(shù)量的問(wèn)題,利用ML聯(lián)合估計(jì)對(duì)傳統(tǒng)SAGE算法進(jìn)行改進(jìn),先采用最小殘留方法(MRD)從接收信號(hào)中分離出各個(gè)用戶信

4、號(hào),實(shí)現(xiàn)信號(hào)降維,再估計(jì)出各個(gè)用戶的同步參數(shù),把估計(jì)值作為初始值,最后通過(guò)交替投影方法(AP)微調(diào)估計(jì)值,提高估計(jì)精度,避免迭代運(yùn)算,降低估計(jì)算法復(fù)雜度,增加OFDMA系統(tǒng)上行鏈路中同時(shí)激活的用戶數(shù)。
　　本文對(duì)OFDMA系統(tǒng)上行鏈路的同步參數(shù)估計(jì)技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
　　首先,回顧了OFDMA的形成歷程和研究現(xiàn)狀,闡述了時(shí)頻同步對(duì)OFDMA系統(tǒng)的重要性。
　　其次,描述了OFDMA系統(tǒng)模型和一些關(guān)鍵技術(shù),以及簡(jiǎn)單介紹

5、了系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　然后,剖析了OFDMA系統(tǒng)上行鏈路的幀和頻率同步原理,引出了OFDMA對(duì)應(yīng)的子載波分配,并且介紹了定時(shí)偏移和頻率偏移對(duì)OFDMA系統(tǒng)產(chǎn)生的危害。
　　最后,OFDMA系統(tǒng)上行鏈路同步參數(shù)估計(jì)進(jìn)行研究,利用仿真分析了前導(dǎo)頻序列算法、ML算法、CTY算法和SAGE算法的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)SAGE算法計(jì)算復(fù)雜度高且受到用戶數(shù)的限制的問(wèn)題,提出了一種ML聯(lián)結(jié)估計(jì)的改進(jìn)算法,并且同時(shí)計(jì)算多個(gè)同步參數(shù),給出基本思想及設(shè)計(jì)