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近些年来,随着LTE技术的蓬勃发展,基于LTE的定位技术也得到了广泛的关注。LTE系统的下行链路采用OFDM技术,最大带宽可达20MHz,在提高定位精度方面有着巨大的优势。到达时间差(TDOA,Time Difference of Arrival)方法是目前比较流行的性能较好的定位方法。因此本文主要研究了基于OFDM信号的TDOA定位技术,深入讨论了时延估计和定位解算两方面问题,提出了改进的方法,并通过仿真实验进行了验证分析。 本文的主要工作如下: 1.以LTE系统为研究背景,阐述了现有的LTE系统下的各种定位技术的原理及实施方案。在基于LTE的定位系统中,详尽分析了影响定位精度的因素,包括信号的远近效应、多径传播干扰以及非视距传播(NLOS)干扰等,并针对这些影响因素提出了解决方案。 2.阐述了OFDM信号的基本原理,并在此基础上研究了几种基于OFDM信号的时延估计算法,对基本相关法、广义相关法以及二次相关法在OFDM系统中的时延估计性能进行了仿真与分析。仿真结果表明,二次相关法通过相关函数减少了噪声干扰,提高了时延估计算法的抗噪性能,更加适用于低信噪比环境。 3.针对多径信道,提出了一种基于OFDM符号序列的改进型低维度MUSIC时延估计算法。仿真测试表明,在信噪比较低时,该算法时延估计的性能比传统MUSIC算法高出很多。与传统MUSIC算法相比,该算法在应用时并不需要知道多径的数目,且时间分辨率得以提高。此外,该算法还降低了计算的复杂度,更加适用于移动终端等功耗低的场合。 4.在研究了Chan算法以及Taylor算法的基础上,针对NLOS环境,提出了一种基于Taylor级数的NLOS误差抑制定位算法。该算法设定了NLOS基站的校正因子,然后结合最陡梯度下降算法和Taylor算法,逐步迭代,从而修正非视距传输误差,实现对移动台的定位。仿真实验表明,在NLOS环境下,该算法性能稳定,方法简单,易于实现,且定位性能优于Chan算法和Taylor算法。此外,该算法还引入了额外的参考点,在牺牲一定计算复杂度的基础上进一步提高了移动台的定位精度,适用于需要精确定位的应用场景。