OFDMA无线接入中的测距系统关键技术研究

【摘要】正交频分复用多址（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexingAccess，OFDMA）上行链路的多用户接入同步是由IEEE802.16标准定义的测距过程来完成，它涉及到接入用户的测距码设计，接入信道的资源分配，基站对多个接入用户进行多用户检测和同步参数估计等多个方面。由于测距信道的衰落、接入用户的定时偏差、测距码的相关性和测距信号功率差异导致的远近效应等问题使基站收到的测距信号产生畸变，在测距信道上存在多址干扰（MultipleAccessInterference，MAI），严重地影响OFDMA测距性能，限制了接入用户容量，不能满足新一代OFDMA无线通信的接入要求。本文针对这些问题，从测距信号波形设计方法、干扰消除多用户检测方法和多天线测距方法等方面对OFDMA测距关键技术进行了深入研究和分析，论文的主要研究内容和贡献包括以下几个方面：1.针对OFDMA上行链路多用户接入系统，阐述了测距过程和时频资源分配，给出了OFDMA测距系统结构和信号模型，研究了频域相关测距方法，给出了多用户接入的正确检测概率和虚警检测概率的理论分析。针对OFDMA测距性能很大程度上取决于测距信道的MAI大小，分析了测距信道的衰落、测距码的频域相关性和活动的接入用户数等因素对OFDMA测距性能影响。2.在测距码设计和预编码测距方法研究方面，根据OFDMA测距系统特点，提出了测距码数量多、相关性好和峰均比低的测距码设计原则。在预编码测距方法研究中，根据蜂窝半径大小和测距信号的多符号结构，对接入用户的测距码进行预编码，提出了微小区和宏小区的预编码测距信号波形设计。在预编码测距波形设计基础上，利用预编码矢量的正交性对测距信号进行译码分组，提出了一种新的OFDMA测距方法。仿真结果表明，所提方法减少了同组内的活动接入用户数，抑制了检测过程中的累积MAI，提高了测距性能和接入用户容量。3.在干扰消除的多用户检测研究方面，在分析连续多用户检测（SuccessiveMultiUserDetection，SMUD）和干扰消除测距方法的基础上，利用最大信号干扰噪声比（SignaltoInterferencePlusNoiseRatio，SINR）准则选取测距信号的有效径，通过消除有效径系数估计的MAI干扰，提出了基于SINR的连续干扰消除OFDMA测距方法。同SMUD方法相比，所提方法提高了有效径系数估计精度，减少了测距过程中的残留MAI，从而提高了测距系统的多用户检测性能。针对SMUD方法的计算复杂度过高问题，利用测距信号的有效径并行检测和参数估计，提出了低复杂度的迭代并行干扰消除OFDMA测距方法，分析了有效径系数估计精度和迭代次数对检测性能的影响。仿真结果表明，所提方法提高了有效径系数估计精度，降低了计算复杂度，提高了测距系统的多用户检测性能和接入效率。4.在多天线OFDMA测距方法研究中，研究了基站接收端多输入多输出（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）天线和智能天线模式的测距方法。在基站MIMO天线模式下，利用有限的测距信道状态信息，提出了一种相干合并的MIMO-OFDMA测距方法，分析了相干合并测距信号的SINR和正确检测概率。仿真结果表明，所提方法提高了测距性能和接入用户容量。在智能天线模式下，分别研究了切换波束和自适应波束的OFDMA测距方法。在切换波束OFDMA测距方法研究中，利用固定多波束矢量将接入小区从空间上划分为若干个小区域，在每个小区域中通过连续干扰消除和自适应门限完成活动用户检测和定时偏移估计。所提方法能够降低小区域中的活动用户数，抑制了测距过程中的MAI，提高了测距系统性能，增加了接入用户容量。在自适应波束OFDMA测距方法研究中，针对测距信号分量的到达角（AngleofArrival，AOA）差异，利用自适应波束对准期望的有效径测距信号，通过有效径参数估计和干扰消除，提出了自适应波束OFDMA测距方法，分析了自适应波束成形的残留信号和计算复杂度。仿真结果表明，所提方法通过波束成形的空域滤波，累积的残留MAI较小，在计算复杂度略有增加的代价下显著提高了测距性能和接入用户容量。在多天线OFDMA测距系统中，与MIMO测距方法相比，智能天线测距方法能能够更好地提高测距性能和接入用户容量。
【作者】夏玉杰；
【导师】任光亮；
【作者基本信息】西安电子科技大学，通信与信息系统，2014，博士
【关键词】正交频分多址；测距系统；多用户检测；多输入多输出；智能天线；

【参考文献】
[1]李绍锋,王国红,饶佳媚,杨民和.豚草种带内生真菌及其对种子发芽和幼苗生长的影响[J].生态学报,2015,21:.
[2]洪军.多种途径诱生抑制性树突状细胞及其产生免疫抑制的机制研究[D].复旦大学,外科学,2013,博士.
[3]刘凤芹.新课程背景下高中美术特长生地理教学策略[D].华中师范大学,学科教学,2013,硕士.
[4]陆琪.猪繁殖与呼吸综合征病毒流行毒株遗传变异与弱毒疫苗株的选育[D].南京农业大学,预防兽医学,2012,硕士.
[5]王贞慧.本科护理临床带教老师教学能力问卷编制与核心能力评价[D].山东大学,护理学,2013,硕士.
[6]王熙庭.快速廉价生产石墨烯的新技术[J].天然气化工(C1化学与化工),2015,01:59.
[7]吴清来.脱落酸的全合成及其2，3-环丙化类似物的合成研究[D].中国农业大学,农药学,2004,硕士.
[8]刘佳.我国民间借贷规范发展问题探讨[D].华中师范大学,西方经济学,2013,硕士.
[9]陈浩.无线传感器网络中复合事件检测的研究[D].苏州大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[10]张振生,刘社平,王绍玉.塔里木盆地海相地层层序地层学与非构造圈闭研究[J].石油地球物理勘探,1997,04:538-555+604.
[11]何历.桌面监控系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[12]鲁丽波.鄂尔多斯市土地生态状况调查与评估分析[D].内蒙古师范大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[13]余小六.普鲁兰生物合成及其高产策略研究[D].苏州大学,微生物学,2013,硕士.
[14]方海星.肝癌切除后病人预后评判标准的研究[D].浙江大学,外科学,2013,硕士.
[15]郭锦鸽.基于萘酰亚胺荧光增白剂的返黄抑制剂的合成与性能研究[D].陕西科技大学,化学,2013,硕士.
[16]殷玲.雄激素及其受体在原发性痛风性关节炎患者的变化及其临床意义[D].川北医学院,内科学,2013,硕士.
[17]玛丽艳姑丽·阿西穆.干旱区典型绿洲地表温度遥感反演和空间分异研究[D].新疆大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[18]董兴邦.吉林省就业结构与产业结构关系的实证研究[D].吉林大学,人口、资源与环境经济学,2013,硕士.
[19]刘军丽.基于数据挖掘技术的个人住房贷款信用风险评估研究[D].上海海事大学,2003.
[20]费爱蓉.基于贝叶斯方法的Web服务分类的研究[D].合肥工业大学,2004.
[21]桂林,王祥珩,孙宇光,王维俭.巨型水轮发电机定子绕组设计建议——由发电机主保护定量化设计引出的反思[J].电力系统自动化,2009,04:45-48+81.
[22]周建勋.X6130型汽车发动机的破损原因分析[J].四川冶金.1989(02)
[23]詹会.论家庭暴力的法律救济[D].西南政法大学,婚姻家庭法（专业学位）,2012,硕士.
[24]李磊.基于正交试验法的多面聚能效应的数值模拟与应用研究[D].中国科学技术大学,2013.
[25]孙文艳.中国固定资本存量估计理论与方法研究[D].燕山大学,区域经济学,2014,硕士.
[26]李冰玉.一阶线性PSI系统预测、控制及其应用研究[D].辽宁工程技术大学,应用数学,2012,硕士.
[27]李建锋.白酒行业分销物流管理信息系统的设计及实现[D].内蒙古大学,软件工程,2013,硕士.
[28]辛义忠.基于数据挖掘的网络安全审计技术的研究与实现[D].沈阳工业大学,2004.
[29]白鹏.汽车碰撞安全”保护神”——走进天津汽车检测中心系列四[J].世界汽车.2004(08)
[30]刘向丽.基于FPGA的实时视频DSP平台[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[31]伍学农.湖南麓谷医药有限公司发展战略研究[D].湖南大学,工商管理,2012,硕士.
[32]孙漫.海南岛近海海域富油微藻的筛选与鉴定[D].海南大学,农业生物技术,2012,硕士.
[33]李泽锋.一个中国南方野生大豆基因组深度测序及其分析[D].浙江大学,作物学,2012,硕士.
[34]汪涵.辩诉交易制度研究[D].复旦大学,法律,2012,硕士.
[35]申潞璐.胰岛素生长因子及组织蛋白酶B在慢性阻塞性肺疾病患者血液中的表达及临床意义[D].山西医科大学,内科学,2013,硕士.
[36]任操.我国外资企业侵权问题的伦理研究[D].湖北大学,伦理学,2012,硕士.
[37]侯大强.基于Leslie模型的湖北省人口老龄化预测及分析[D].武汉理工大学,应用数学,2012,硕士.
[38]赵旭峰.汽轮发电机环形气隙内流动换热的数值模拟研究[D].华中科技大学,热能工程,2013,硕士.
[39]张晶.陈独秀的文化思想研究[D].渤海大学,马克思主义中国化研究,2013,硕士.
[40]蒋方纯,田盛丰,尹传环.机器学习置信度机制研究综述[J].北京交通大学学报,2014,03:111-117.
[41]黄婉滢.商务口译中的会话含义问题研究[D].广东外语外贸大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.
[42]蒋玥妍.服务贸易对中国经济增长影响的实证研究[D].华东师范大学,国际经济与贸易,2013,硕士.
[43]张方丽.头孢菌素类抗生素中间体7-ADCA合成工艺研究[D].天津大学,药物化学,2004,硕士.
[44]张娜娜.对发展中国家教育研修班期间口译实践的反思性研究报告[D].东北师范大学,翻译,2012,硕士.
[45]王征,曹田泉.模糊数学在中国书画评估体系下的应用与研究[J].艺术百家,2014,03:221-223.
[46]杨创.电动助动车对机动车和自行车行驶的干扰影响分析[D].北京交通大学,2015.
[47]周庆双.城乡统筹进程中课程制度设计研究[D].西南大学,课程与教学论,2014,硕士.
[48]张菊.从元认知策略视角研究非英语专业学生词汇习得[D].吉林大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[49]周福忠.基于Ansys的无机浆料楼地面保温系统开裂原因分析及优化[D].重庆大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[50]王世福,王一临.发展中的华东包装测试中心[J].中国包装.1989(01)