本文關(guān)鍵詞：面向LTE終端定位的實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著信息化時(shí)代的到來,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的接入用戶數(shù)量呈爆炸性增長,對于各種基于無線通信環(huán)境下的應(yīng)用的需求也在急劇增長,其中,基于位置服務(wù)的需求尤其迫切,目前主流的基于位置服務(wù)的定位系統(tǒng),大多數(shù)利用的是GPS全球定位系統(tǒng)或者北斗全球定位導(dǎo)航系統(tǒng),這兩個(gè)系統(tǒng)的定位精度高,技術(shù)也很成熟,但是缺點(diǎn)在于無法滿足室內(nèi)通信的應(yīng)用需求,因此,開發(fā)一款可以應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境的高精度定位系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫。近幾年,基于LTE移動(dòng)通信系統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)開始投入商用,中國的無線通信開始全面進(jìn)入4G時(shí)代,LTE網(wǎng)絡(luò)的接入用戶也越來越多。所以,LTE架構(gòu)下的定位服務(wù),必將是下一步研究的主流方向。因此本文主要研究了在LTE架構(gòu)下的室內(nèi)高精度定位系統(tǒng),分別研究了時(shí)延估計(jì),定位算法,以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等幾個(gè)方面的內(nèi)容, 并通過實(shí)驗(yàn)仿真對系統(tǒng)進(jìn)行了分析與驗(yàn)證。本文的主要工作如下：1.傳統(tǒng)的相關(guān)峰值檢測的檢測精度受限于系統(tǒng)的采樣速率,為了解決這個(gè)問題,本文提出了基于OFDM信號的兩步時(shí)延估計(jì)算法,該算法通過傳統(tǒng)的相關(guān)峰值檢測得到初始時(shí)延值,再將信號變到頻域,通過對相位的檢測來確定小于一個(gè)采樣間隔的時(shí)延值,并利用OFDM信號的特征來提高計(jì)算精度。2.針對室內(nèi)定位環(huán)境面臨的多徑干擾問題,本文提出了基于滑動(dòng)窗函數(shù)的時(shí)延估計(jì)算法,該算法可以有效的抵抗噪聲和多徑信道的干擾,性能明顯好于傳統(tǒng)的峰值檢測方法。3.提出了基于圓周向量法的定位算法,可以更加快速地確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置,同時(shí)提高解算精度。在此基礎(chǔ)上,提出了基于圓周向量法和泰勒級數(shù)展開法的改進(jìn)定位算法。該算法首先利用圓周向量法得到目標(biāo)的大致位置,然后再利用泰勒級數(shù)在此位置展開,通過不斷的迭代來修正目標(biāo)位置,得到最終的結(jié)果。4.針對TOA定位系統(tǒng)對于時(shí)間同步要求很高的問題,本文設(shè)計(jì)了基于北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度時(shí)鐘源,可以給FPGA提供精度在ns級的時(shí)鐘源,實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間同步。5.設(shè)計(jì)了基于LTE的高精度定位系統(tǒng),并給出了硬件設(shè)計(jì)的原理及方案,同時(shí)對該系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了評價(jià)和分析。
【關(guān)鍵詞】：LTE 時(shí)延估計(jì) 高精度定位 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 項(xiàng)目研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 現(xiàn)有的無線定位方法13-17
• 1.3.1 基于信號到達(dá)角度的定位技術(shù)13
• 1.3.2 基于信號強(qiáng)度的定位方法13-14
• 1.3.3 基于信號到達(dá)時(shí)間的定位方法14-15
• 1.3.4 基于信號到達(dá)時(shí)間差的測距算法15-16
• 1.3.5 各種測距方法的性能比較與分析16-17
• 1.4 項(xiàng)目的研究難點(diǎn)與方向17-18
• 1.5 論文的研究內(nèi)容和組織架構(gòu)18-21
• 第二章 面向LTE的定位原理及方案21-33
• 2.1 LTE的核心技術(shù)21-24
• 2.1.1 多載波技術(shù)21-23
• 2.1.2 多天線技術(shù)23-24
• 2.2 LTE物理層基本結(jié)構(gòu)24-28
• 2.2.1 LTE的幀結(jié)構(gòu)24-25
• 2.2.2 LTE時(shí)隙結(jié)構(gòu)以及資源網(wǎng)格25-27
• 2.2.3 LTE下行鏈路中的定位參考信號(PRS)27-28
• 2.3 LTE定位方案與定位流程28-31
• 2.3.1 LTE定位方案28-30
• 2.3.2 LTE定位流程30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 基于OFDM信號的時(shí)延估計(jì)方法及改進(jìn)33-57
• 3.1 影響時(shí)延估計(jì)的干擾因素33-42
• 3.1.1 噪聲干擾對于時(shí)延估計(jì)的影響34-35
• 3.1.2 信號頻偏對時(shí)延估計(jì)值的影響35-36
• 3.1.3 時(shí)鐘同步對于時(shí)延估計(jì)的影響36-37
• 3.1.4 采樣率對時(shí)延估計(jì)的影響37-39
• 3.1.5 多徑效應(yīng)對時(shí)延估計(jì)的影響39-40
• 3.1.6 AGC自動(dòng)增益放大器對時(shí)延估計(jì)的影響40-42
• 3.2 定位精度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)42-43
• 3.2.1 MSE均方誤差以及RMSE均方根誤差42-43
• 3.2.2 克拉美勞下界43
• 3.3 OFDM信號高斯信道下的時(shí)延估計(jì)算法43-49
• 3.3.1 經(jīng)典時(shí)延估計(jì)算法44
• 3.3.2 高斯白噪聲信道下的兩步時(shí)延估計(jì)法44-48
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)仿真48-49
• 3.4 多徑信道下的時(shí)延估計(jì)改進(jìn)算法49-56
• 3.4.1 現(xiàn)有的多徑信道下的時(shí)延估計(jì)算法49-51
• 3.4.2 基于滑動(dòng)窗累加的自適應(yīng)改進(jìn)算法51-55
• 3.4.3 實(shí)驗(yàn)仿真55-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 基于時(shí)延估計(jì)的定位算法研究及改進(jìn)57-69
• 4.1 時(shí)延估計(jì)的定位算法57-63
• 4.1.1 TDOA的雙曲線定位法57-59
• 4.1.2 TOA的圓周定位方法59-60
• 4.1.3 Fang算法60-61
• 4.1.4 Chan算法61-62
• 4.1.5 泰勒級數(shù)展開定位算法62-63
• 4.2 基于圓周算法和泰勒級數(shù)展開算法的改進(jìn)算法63-68
• 4.2.1 基于向量法的圓周定位算法64-65
• 4.2.2 基于圓周法和泰勒級數(shù)展開法的改進(jìn)定位算法65-66
• 4.2.3 仿真與分析66-68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 第五章 基于北斗時(shí)鐘的錨節(jié)點(diǎn)同步方法69-83
• 5.1 時(shí)間同步技術(shù)指標(biāo)69-70
• 5.1.1 時(shí)間同步誤差69
• 5.1.2 頻率準(zhǔn)確度69-70
• 5.1.3 頻率穩(wěn)定度70
• 5.2 時(shí)間同步的基本原理和方法70-72
• 5.2.1 搬鐘時(shí)間同步法70-71
• 5.2.2 單向時(shí)間同步法71
• 5.2.3 雙向時(shí)間同步法71-72
• 5.3 北斗系統(tǒng)及其授時(shí)原理72-74
• 5.3.1 BDS北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介72
• 5.3.2 北斗系統(tǒng)授時(shí)原理72-73
• 5.3.3 北斗系統(tǒng)的誤差73-74
• 5.4 基于BDS的高精度時(shí)鐘源的設(shè)計(jì)原理74-82
• 5.4.1 基于BDS的高精度時(shí)鐘源的硬件設(shè)計(jì)75-76
• 5.4.2 基于BDS的高精度時(shí)鐘源的軟件設(shè)計(jì)76-77
• 5.4.3 核心芯片的選型以及各模塊的詳細(xì)功能77-79
• 5.4.4 核心模塊設(shè)計(jì)原理79-82
• 5.5 本章小結(jié)82-83
• 第六章 高精度無線定位平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)83-99
• 6.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)與原理83-84
• 6.2 射頻前端的設(shè)計(jì)原理84-87
• 6.2.1 LNA低噪聲放大器的選型及設(shè)計(jì)84-86
• 6.2.2 DVGA的選型與設(shè)計(jì)86
• 6.2.3 其余射頻前端的設(shè)計(jì)86-87
• 6.3 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)87-93
• 6.3.1 ADC模塊87-88
• 6.3.2 FPGA模塊88-93
• 6.3.3 PC端的軟件設(shè)計(jì)93
• 6.4 實(shí)驗(yàn)仿真93-97
• 6.5 本章小結(jié)97-99
• 第七章 總結(jié)與展望99-101
• 7.1 全文總結(jié)99
• 7.2 下一步研究方向99-101
• 致謝101-103
• 參考文獻(xiàn)103-107
• 作者簡介107

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃毅;胡愛群;成月良;謝勝東;;一種基于OFDM訓(xùn)練序列的精確時(shí)延估計(jì)方法[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年01期

2 謝勝東;胡愛群;黃毅;姜禹;;基于到達(dá)時(shí)間差的兩步最小二乘定位算法[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年06期

3 李峰;朱濤;傅軍;;一種基于卡爾曼濾波的TOA定位算法[J];自動(dòng)化與儀器儀表;2013年01期

4 李e，

本文編號：816426