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在物理层基于正交频分多址接入(OFDMA,Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access)技术的802.16e系统中,上行链路多用户灵活地使用系统分配的部分子载波,但在获得最大化频率分集的同时,也给上行链路同步造成了困难。上行链路中,OFDMA同步与普通OFDM系统同步的最大差别在于,上行链路多用户终端同步参数的调整由用户自行完成,从而消除用户之间的干扰,802.16e系统中称该过程为测距。本论文在基于802.16e-2005标准的基础上,对上行链路的接入机制,即测距过程进行了详细的分析和研究,重点研究了初始测距的检测算法。
文章首先简单介绍了802.16标准族,尤其是802.16e标准发展的基本情况,然后介绍了基于PMP网络拓扑结构下的IEEE802.16e标准的空中接口规范,分析了物理层(PHY)与媒质接入控制子层(MAC)在整个系统通信中所发挥的作用;给出了TDD双工模式下的帧结构,明确了上行链路测距过程所发生的区域以及基于OFDMA技术物理层的一些基本概念。
针对上行链路测距的接入机制,从用户终端测距信号的发起以及基站对测距信号的响应两个方面进行了详细的研究,其中主要包括基于竞争的初始测距和周期测距。在此基础上,通过建立简单的二项分布模型,对系统中多测距用户的接入概率以及平均接入延迟进行了理论分析和Matlab仿真。
文章重点研究了多用户下初始测距算法,在对时域相关、频域相关以及差分相关检测算法理论分析的基础上,提出了算法的改进思想。在时域上,通过对接收基带信号采用不同的截取方式,然后与本地时域序列做相关,从而提高原有算法的性能;在频域上,利用初始测距信号本身结构的对称性,将基站两个信号观察窗口叠加以提高接收信号信噪比,然后与本地频域序列共轭相乘再做IFFT来提高算法的性能。
最后,针对文中所提算法,在IEEE802.16e建议使用的ITU-RM.1225车速环境测试信道A(Vehicular Test Channel A)下搭建了仿真平台,模拟了终端与基站间多用户测距与检测的过程。Matlab仿真结果表明:时域算法性能总体好于频域算法,但虚警概率和复杂度偏高,实用性不强;改进的时域算法二性能最好,改进的时域算法一定时性能稍差于原始时域算法,但检测概率有所提升;改进的频域算法在定时性能与检测概率上都优于原始频域算法。