多載波定位系統(tǒng)中的TOA估計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、隨著下一代位置感知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及更多定位服務(wù)需求的出現(xiàn)，定位追蹤技術(shù)變得越來(lái)越重要。作為測(cè)距定位方法的一種，基于TOA估計(jì)的定位方法常常被用于高精度定位系統(tǒng)，TOA定位技術(shù)面臨的基本問題是如何精確地估計(jì)電磁波信號(hào)的直達(dá)徑時(shí)延。在多徑環(huán)境中，例如室內(nèi)或者建筑密集區(qū)域，由于嚴(yán)重的多徑效應(yīng)影響以及TOA估計(jì)算法的精度限制，TOA定位精度不能滿足位置服務(wù)需求。OFDM技術(shù)因其抗多徑能力強(qiáng)以及頻帶利用率高的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)，因此，

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

3、計(jì)了兩種加強(qiáng)MUSIC算法：對(duì)信道頻域估計(jì)算法進(jìn)行了改進(jìn)，然后將時(shí)域正弦信號(hào)的互相關(guān)矩陣特征分析應(yīng)用到MUSIC算法中，從而得到了CB-MUSIC算法；除此之外，將應(yīng)用于寬帶聲源分離、雷達(dá)信號(hào)處理等領(lǐng)域的ICA算法與MUSIC算法相結(jié)合，分離各條路徑信號(hào)以及干擾噪聲各自進(jìn)行超分辨率TOA估計(jì)，從而得到了ICA-MUSIC算法。兩種改進(jìn)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(dá)徑TOA估計(jì)精度。
　　3）搭建定位系統(tǒng)的

4、仿真模型，首先對(duì)CB-MUSIC算法以及ICA-MUSIC算法進(jìn)行性能評(píng)估，仿真結(jié)果表明，兩種加強(qiáng)MUSIC算法相比傳統(tǒng)MUSIC算法在信噪比較低時(shí)仍然具有較高的分辨率以及估計(jì)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(duì)加強(qiáng)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(diǎn)的坐標(biāo)位置進(jìn)一步驗(yàn)證了改進(jìn)的TOA估計(jì)算法性能，結(jié)果顯示ICA-MUSIC算法性能最優(yōu)，而