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基于OFDM SFN的无线定位系统研究

作　者: 王榕
导　师: 杨华中
学　校: 清华大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: OFDM SFN 无线定位 MEDLL NLOS
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种多载波调制技术，它将高速的串行数据流分割成多个低速的并行子数据流，分别调制在正交的载波之上，从而使得子信道的信号带宽小于信道的相干带宽，消除了符号间干扰。单频网（SFN，Single Frequency Network）是由分布于不同地点的无线电发射台在同一时间、同一频率上发射相同的信号，从而实现对某一区域的可靠覆盖。OFDM的特性使得使用这项技术的数字通信系统非常适合组成SFN，在降低设备成本的同时保证信号的有效覆盖。基于位置服务（LBS，Location Based Service）的兴起大大方便了人们的生活，同时也引起对无线定位技术的研究热潮。本论文所设计的无线定位系统借鉴了GPS（Global Positioning System）的定位思想，在发射定位帧信号的时候，不同的发射台发射不同的PRN（Pseudorandom Noise）码以此来区别信号。在接收端用PRN码和接收的信号做相关运算确定信号的到达时间，在接收信号至少达到4个的情况下，使用最小二乘法就能解出接收端的三维位置。多径（Multipath）和信号的非视距（NLOS，Non-Line-of-Sight）传播是影响定位精度的主要因素。本文针对多径提出了一种增强的多径估计延迟锁定环路（MEDLL，Multipath Estimating Delay Lock Loop）方法，通过在经典的MEDLL中引入由估计信号和接收信号差决定的反馈变量，提高了在短多径情况下系统的定位精度。而针对NLOS，根据最常用的NLOS模型，用线性回归的方式建立起真实距离和NLOS引起的平均误差之间的线性模型，有效降低了由于NLOS传播带来的定位误差。本文对定位系统框架、多径算法和NLOS算法使用Matlab语言进行了全面的仿真和分析。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章 引言  7-12
  1.1 无线定位系统研究现状  7-9
    1.1.1 卫星定位系统  7-8
    1.1.2 地面定位系统  8-9
  1.2 研究背景  9-11
    1.2.1 为什么研究  9-10
    1.2.2 研究些什么  10-11
  1.3 余下章节安排  11-12
第2章 GPS 基本原理与分析  12-29
  2.1 GPS 信号分析  12-16
    2.1.1 二进制伪随机码序列  13-14
    2.1.2 C/A 码的相关特性与定位原理  14-16
  2.2 接收端技术分析  16-24
    2.2.1 捕获  17-20
    2.2.2 跟踪  20-24
  2.3 定位算法  24-27
  2.4 精度因子  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章 信号与接收端算法设计  29-43
  3.1 OFDM 简介  29-32
    3.1.1 OFDM 基本原理  29-31
    3.1.2 循环前缀  31-32
  3.2 单频网简介  32-33
  3.3 信号设计  33-35
  3.4 接收端算法  35-42
    3.4.1 基于能量检测的定位信号探测  35-36
    3.4.2 测距精度的计算  36-41
    3.4.3 精度因子  41-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章 多径误差研究  43-59
  4.1 多径简述  43-44
  4.2 多径效应  44-49
  4.3 多径误差的减轻  49-52
    4.3.1 窄相关间距  49-50
    4.3.2 ELS 方法  50-51
    4.3.3 MEDLL 算法  51-52
  4.4 增强的 MEDLL 算法  52-58
    4.4.1 带宽受限情况  52-54
    4.4.2 带限情况下的短多径效应  54-55
    4.4.3 增强的 MEDLL 算法  55-58
  4.5 本章小结  58-59
第5章 非视距传播  59-70
  5.1 非视距传播  59-61
  5.2 非视距传播误差的减小  61-62
  5.3 基于线性回归技术的 NLOS 误差减小  62-69
    5.3.1 非视距误差的概率分布  62-63
    5.3.2 线性回归模型  63-64
    5.3.3 基于线性回归的 NLOS 误差减小算法  64-66
    5.3.4 仿真结果  66-69
  5.4 本章小结  69-70
第6章 总结  70-71
参考文献  71-74
致谢  74-75
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  75

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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