OFDMA系統(tǒng)上行鏈路同步估計研究.pdf

1、正交頻分多址(OFDMA)的數(shù)據(jù)傳送速度非常快、頻譜使用效率大以及抗多徑干擾能力十分強,使其成為無線通信系統(tǒng)的空中接口標準和第四代移動通信系統(tǒng)(4G)TD-LTE的重要支撐。因為無線信道的時變性、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上行信號產(chǎn)生定時誤差(TE)和頻率偏移(CFO),破壞子載波間的正交性,導致符號間和碼間干擾,同時也會產(chǎn)生多用戶干擾,造成OFDMA系統(tǒng)通信性能嚴重下降,因此同步對于

2、OFDMA系統(tǒng)特別重要。同步參數(shù)(如定時、頻率誤差和信道信息)估計又是同步過程的重要環(huán)節(jié)。與下行傳輸相比,OFDMA系統(tǒng)上行傳輸?shù)耐絽?shù)估計難度大大增加了。首先,因為基站(BS)接收信號是多個用戶信號累加在一起的,每一個用戶信號經(jīng)過的信道以及受到的衰落各不相同,于是不同用戶傳輸?shù)纳闲行盘柊橛胁煌l率偏移和定時誤差的信號特征,傳統(tǒng)OFDM的單參數(shù)估計問題變成了多參數(shù)估計問題。其次,OFDMA上行傳輸過程中,同步參數(shù)的估計與其子載波分配方

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

4、號,實現(xiàn)信號降維,再估計出各個用戶的同步參數(shù),把估計值作為初始值,最后通過交替投影方法(AP)微調(diào)估計值,提高估計精度,避免迭代運算,降低估計算法復雜度,增加OFDMA系統(tǒng)上行鏈路中同時激活的用戶數(shù)。
　　本文對OFDMA系統(tǒng)上行鏈路的同步參數(shù)估計技術(shù)進行了深入研究。
　　首先,回顧了OFDMA的形成歷程和研究現(xiàn)狀,闡述了時頻同步對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),以及簡單介紹

5、了系統(tǒng)的優(yōu)缺點。
　　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對應的子載波分配,并且介紹了定時偏移和頻率偏移對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)估計進行研究,利用仿真分析了前導頻序列算法、ML算法、CTY算法和SAGE算法的優(yōu)缺點。針對SAGE算法計算復雜度高且受到用戶數(shù)的限制的問題,提出了一種ML聯(lián)結(jié)估計的改進算法,并且同時計算多個同步參數(shù),給出基本思想及設計