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IEEE802.16e作为移动宽带无线接入系统的空中接口规范,被业界视为目前唯一能与3G竞争的下一代宽带无线技术。IEEE802.16e标准的物理层核心技术OFDMA更是下一代移动通信的关键技术之一。OFDMA技术是一种基于OFDM的多址接入方式,是指应用OFDM技术,结合TDMA、FDMA或COMA多址技术的一种多用户通信系统的接入制式。OFDM与多址技术的结合能够允许多个用户同时共享有限的频谱资源,从而获得较高的系统容量。本文重点研究了基于IEEE802.16e标准的OFDMA系统物理层三种关键技术:下行链路的定时同步技术、上行链路的接入同步技术和下行链路的信道估计技术。首先研究了OFDMA系统下行链路的定时同步技术。OFDMA系统下行链路的定时同步可以用传统的OFDM系统的定时同步方案解决。根据IEEE802.16e标准规定的前导符号的特点,本文首先分析了一种利用训练序列的共轭对称性进行符号定时同步的方案,通过仿真证明该算法在多径信道下的性能有一定的局限性,系统误码率只能达到10-2。因此,本文提出了两种适用于多径衰落信道的定时同步改进方法。仿真结果显示,两种改进算法使得多径信道下系统的误码率分别降低到10-3和10-4。其次,本文研究了OFDMA系统上行链路的接入同步过程。与传统的OFDM系统不同,OFDMA系统上行链路同时有多个用户接入系统,其接入同步是由初始测距过程完成的。首先仿真比较了不同用户数下基本的时域算法和频域算法的性能,然后利用多用户检测中串行干扰抵消的思想,提出了一种基于频域算法的改进方法。仿真结果表明,随着信噪比和用户数的增加,改进算法的性能好于时域算法,当用户数为4时,改进算法的检测概率比时域算法高20%,并且具有较低的复杂度。本文还研究了OFDMA系统下行链路的信道估计技术。针对IEEE802.16e系统的两种导频样式,首先仿真分析了两种帧结构下各种信道估计方法的性能,然后提出了一种适用于高速移动环境下的信道估计方法。仿真结果表明了此方案的可行性,相同误码率情况下改进算法所需的信噪比比原算法低2dB。