基于WiMax标准的OFDMA定时同步研究

论文摘要

正交频分复用（OFDM）及其扩展技术-交频分多址复用（OFDMA）具有较高的频谱利用率,在抵抗多径效应、频率选择性衰落和窄带干扰方面具有明显优势,因此是目前在11 GHz以下许可频段中采用的主流技术。在许多新一代无线通信系统标准,例如无线局域网、数字音频广播、数字视频广播以及B3G中,都采用了OFDM和OFDMA作为其基本的物理层技术。OFDM和OFDMA高效的频谱特性越来越受到人们的关注,但是OFDMA系统对时偏和频偏十分敏感,容易引起载波间干扰,因此在OFDMA通信系统中进行精确的时频偏移估计和补偿显得极为重要,同步问题已成为OFMDA系统研究的主要内容。WiMax IEEE802.16e标准中的定时同步可以分为OFDM的定时同步和OFDMA的定时同步,目前对OFDM定时同步的研究己经非常充分,但对OFDMA的定时同步研究还可以有进一步探讨。本文的主要研究工作如下:1.针对OFDMA上行链路,本文提出了一种粗同步加细同步的OFDMA同步解决方案。粗同步完成检测帧或者OFDM符号是否到来,然后在细同步阶段完成各个移动站相对基站的传播延时的精确估计。2.OFDM同步算法和OFDMA的粗同步算法的改进。本文提出了一个改进的OFDM同步方算法,改善了传统的OFDM同步方案-T.M.Schildl同步算法由于存在波峰平台,导致多径信道下的帧起始模糊,从而给OFDM帧的同步带来的不确定性的问题。根据仿真结果,解决了帧起始模糊的问题。该算法可以应用于OFDM系统和OFDMA下行链路的同步以及OFDMA上行链路粗同步。3.对OFDMA的细同步算法的改进。根据实际信道及具体标准,本文给出了一种改进了的OFDMA同步算法。解决原算法存在的2个问题:1)新用户频偏和定时偏移估计都是基于其他用户已经被完全同步的情况下。这种情况过于理想。2) IEEE802.16标准中规定子信道的产生采用对子载波进行交织的方法产生,并不能保证子载波一定是相邻的。从仿真结果分析,该算法提高了整个系统同步的精度和准确度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 背景及问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 WiMAX 技术发展概况
• 1.2.2 IEEE802.16e 标准介绍
• 1.3 研究目标及其主要内容
• 1.4 本文的组织结构及其章节安排
• 第二章 无线移动信道与OFDM/OFDMA 技术
• 2.1 无线移动信道
• 2.1.1 无线信道的多径衰落
• 2.1.2 无线信道的时变性及多普勒频移
• 2.1.3 无线移动信道的信道模型
• 2.2 OFDM 的基本原理
• 2.3 IEEE802.16e 中的 OFDMA 技术
• 2.3.1 OFDMA 子载波分配
• 2.3.2 OFDMA 系统实现方案
• 2.4 本章小结
• 第三章 OFDMA 的粗定时同步技术
• 3.1 结合 IEE802.16e 标准的同步技术概述
• 3.2 OFDMA 的接入同步
• 3.3 传统的OFDM 符号同步算法
• 3.3.1 T.M.Schmid1 同步定时方案算法
• 3.3.2 T.M.Schmidl 同步定时方案性能分析
• 3.4 改进的定时同步方案
• 3.5 本章小结
• 第四章 OFDMA 的细定时同步技术
• 4.1 OFDMA 系统同步策略
• 4.2 现有的OFDMA 定时同步方案原理分析
• 4.2.1 系统描述
• 4.2.2 同步策略
• 4.2.3 信号模型
• 4.2.4 最大似然联合频率和定时估计
• 4.2.5 低复杂度频率估计
• 4.2.6 低复杂度定时估计
• 4.2.7 性能分析
• 4.3 改进的OFDMA 定时同步方案
• 4.3.1 干扰分析
• 4.3.2 定时偏移估计方案
• 4.3.3 性能分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 本文工作回顾
• 5.2 存在的问题和进一步的工作
• 5.3 成果及意义
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的论文