多載波定位系統(tǒng)中的TOA估計技術研究.pdf

1、隨著下一代位置感知無線網(wǎng)絡的發(fā)展以及更多定位服務需求的出現(xiàn)，定位追蹤技術變得越來越重要。作為測距定位方法的一種，基于TOA估計的定位方法常常被用于高精度定位系統(tǒng)，TOA定位技術面臨的基本問題是如何精確地估計電磁波信號的直達徑時延。在多徑環(huán)境中，例如室內或者建筑密集區(qū)域，由于嚴重的多徑效應影響以及TOA估計算法的精度限制，TOA定位精度不能滿足位置服務需求。OFDM技術因其抗多徑能力強以及頻帶利用率高的特點被廣泛應用于無線通信系統(tǒng)，因此，

2、OFDM系統(tǒng)中的TOA估計算法研究成為本文的研究重點。
　　本文主要是對多載波定位系統(tǒng)的TOA估計技術進行研究與分析，研究工作如下：
　　1）首先介紹了三種基于時間同步算法的TOA估計算法，分別對其進行仿真及性能對比，然后介紹了基于信道頻域估計的IFFT-TOA算法及MUSIC超分辨率算法的基本原理并對算法進行了仿真分析。
　　2）分析了MUSIC算法的特性，然后通過對傳統(tǒng)的MUSIC超分辨率TOA估計算法進行改進，設

3、計了兩種加強MUSIC算法：對信道頻域估計算法進行了改進，然后將時域正弦信號的互相關矩陣特征分析應用到MUSIC算法中，從而得到了CB-MUSIC算法；除此之外，將應用于寬帶聲源分離、雷達信號處理等領域的ICA算法與MUSIC算法相結合，分離各條路徑信號以及干擾噪聲各自進行超分辨率TOA估計，從而得到了ICA-MUSIC算法。兩種改進算法雖然噪聲抑制方式不同，但均提高了低信噪比環(huán)境中的直達徑TOA估計精度。
　　3）搭建定位系統(tǒng)的

4、仿真模型，首先對CB-MUSIC算法以及ICA-MUSIC算法進行性能評估，仿真結果表明，兩種加強MUSIC算法相比傳統(tǒng)MUSIC算法在信噪比較低時仍然具有較高的分辨率以及估計精度，而且ICA-MUSIC算法相比CB-MUSIC算法定位精度略高。然后分析了不同搜索窗口參數(shù)對加強型MUSIC算法精度以及穩(wěn)定性的影響。最后，利用多邊定位算法估算未知節(jié)點的坐標位置進一步驗證了改進的TOA估計算法性能，結果顯示ICA-MUSIC算法性能最優(yōu)，而