OFDMA系统中多用户频率同步技术的研究

论文摘要

正交频分多址接入(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)技术是由正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)继承发展而来的一种多址接入方式,具有抗小区干扰能力强、可以灵活适应带宽需求、频谱利用率高等优点,成为下一代宽带移动通信系统的关键技术之一。然而,与OFDM类似,OFDMA系统对同步误差十分敏感。其中,载波频率偏差会使得子载波间正交性受到破坏,引起严重的子载波间干扰。此外,OFDMA系统中还包括不同用户之间发生的子载波干扰,即多址间干扰。本文围绕着这一问题,对OFDMA系统中多用户频偏估计和频偏补偿问题展开研究和探讨,主要工作如下:1.详细论述了OFDMA系统的工作原理和实现方案,定量分析了频率同步误差对OFDMA系统的影响,并对目前国内外有关OFDMA系统的多用户频率同步方法进行了分类和总结。2.针对交织载波分配的OFDMA上行系统,提出了一种基于多项式求根的改进MUSIC算法,避免了经典子空间算法中的峰值搜索过程和峰值模糊问题,并降低了运算复杂度。3.针对交织载波分配的OFDMA上行系统,在多用户频偏已准确估计的前提下,推导出类似于码分多址系统中的线性信号结构,分析了基于线性最小均方误差检测的多用户频偏补偿方案,并提出了一种基于匹配滤波的补偿方案,通过多级并行干扰抵消改善了误码率性能。4.针对WiMAX应用背景下的OFDMA上行系统,对照IEEE802.16e标准中关于OFDMA物理层的相关规范,设计一种不限子信道分配方式的训练符号,并针对该训练符号的特殊结构提出了一种迭代多用户频偏估计方案,较现有的最大似然估计算法,计算复杂度更低,占用系统资源更少,性能基本无损失。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 未来移动通信的发展趋势
• 1.1.2 OFDMA 技术的优缺点
• 1.2 OFDMA 频率同步技术的研究现状
• 1.2.1 OFDMA 系统频率同步的一般过程
• 1.2.2 OFDMA 系统多频偏估计的研究现状
• 1.2.3 OFDMA 系统上行链路频偏补偿的研究现状
• 1.3 论文研究内容及结构
• 第二章 OFDMA 系统及频率同步技术概述
• 2.1 OFDM 的基本原理和特性
• 2.2 OFDMA 系统概述
• 2.2.1 OFDMA 系统子载波分配方案
• 2.2.2 OFDMA 系统实现方案
• 2.2.3 OFDMA 在IEEE802.16e 中的应用
• 2.3 OFDMA 频率同步技术
• 2.3.1 频率同步偏差对系统的影响
• 2.3.2 OFDMA 下行链路的频率同步
• 2.3.3 OFDMA 上行链路的频率同步
• 2.4 本章小结
• 第三章 交织OFDMA 上行链路频率同步方案
• 3.1 交织载波分配方案下的子空间模型
• 3.2 基于求根MUSIC 的改进算法
• 3.2.1 经典MUSIC 算法的缺点
• 3.2.2 基于求根MUSIC 的估计方法
• 3.2.3 仿真验证与性能分析
• 3.3 基于子空间的多用户频偏补偿
• 3.3.1 基于线性MMSE 检测的多频偏补偿方案
• 3.3.2 基于匹配滤波的并行干扰抵消方案
• 3.3.3 仿真验证与性能分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 WiMAX 应用背景下的多用户频率同步方案
• 4.1 WiMAX 中的OFDMA 物理层要求
• 4.1.1 OFDMA 资源分配
• 4.1.2 OFDMA 帧结构
• 4.2 数据辅助的多用户频偏估计方案
• 4.2.1 OFDMA 上行链路系统模型
• 4.2.2 基于最大似然的交替投影估计算法
• 4.2.3 基于最大似然的快速估计算法
• 4.3 提出的多用户频偏估计方案
• 4.3.1 训练符号设计
• 4.3.2 多用户频偏估计迭代算法
• 4.3.3 仿真验证与性能分析
• 4.4 本章小结
• 结束语
• 5.1 本文主要工作总结
• 5.2 下一步研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 仿真信道模型
• 附录B 缩略语表