KFUPM ePrints

Multiuser TOA Estimation Techniques with Application to Radiolocation

Ali, Zahid (2011) Multiuser TOA Estimation Techniques with Application to Radiolocation. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
Restricted to Registered users only until 31 December 2015.

1379Kb

Arabic Abstract

ملخص الاطروحة الاسم: زاهد على العنوان: Multiuser TOA Estimation Techniques with Application to Radiolocation الدرجة العلمية: دكتوراه فى الفلسفه مجال التخصص: الاتصالات تارخ الدرجه العلميه: يونيو 2010 لقد برز تحديد المواقع لاسلكيا كميزه اساسية للانظمة الخلويه. وبعيدا عن كون تنفيذه الزاميا من جانب الحكومات, فإن تحديد المواقع لاسلكيا له العديد من التطبيقات فى الكثير من المجالات ومنها الفوتره المبنية على الموقع, تتبع الاجهزه, الحماية من الاحتيال, الصفحات الصفراء المتنقله, ادارة الاسطول الى جانب العديد من خدمات المعلومات مثل حالة الطقس وحركة السير والنقل, ولازالت القائمه تزداد مع زيادة سوق الخدمات المبنيه على تحديد المواقع. اننا نعتمد فى تحديد موقع الجوال فى نظام Code division multiple access (CDMA) فى الانظمة الخلوية على طريقة وقت الوصول (TOA). يوجد العديد من تقنيات تحديد المواقع والتى تستخدم اجزاء واشارات الراديو للشبكات اللاسلكية الارضيه والتى تم تقديمها على مر السنين, وكذلك فإن دقة تحديد المواقع باستخدام الشبكات اللاسلكيه الارضيه تتأثر بعديد من المعوقات مثل تعدد طرق الوصول multipath propagation, تداخل الاشارات multiple access interference, وعدم وضوح الرؤيه فى الاتصال None Line of Sight. والطرق المستخدمه فى تحديد المواقع تفترض فقط وجود مستخدم واحد فقط وهذا الافتراض ليس صحيحا لان القياس سوف يكود منحازا الى مستخدم على الاخر بسبب تداخل الاشارات. والهدف من هذه الاطروحة هو تطوير طريقة جديده لتقدير الوقت مع الاخد فى الاعتبار تداخل الاشارات, ويعتمد هذا الاسلوب على طريقه محدده لأخد العينات وتحديدا unscented Kalman filter (UKF) و divided difference filter (DDF). وللمقارنة بين بينهما فاننا نستخدم linearized extended Kalman filter (EKF). وقد اثبتنا ان نقطة سيجما فى Kalman filters قويه ومقاومة سواء عن قرب او بعد فى بيئه متعددة المستخدمين وكذلك تتميز بسهولة التنفيذ. وكذلك فقد تقدمنا بهيكلين جديدين لجهاز الاستقبال , الاول مبنى على الغاء تداخل الاشارات فى الدائره المغلقه (DLL) عن طريق توظيف الغاء التداخل المتعاقب (SIC). والثانى حلقة تتبع المتقدم والمتاخر باستخدام LMS لتحديث الوقت. وقد قمنا بتحليل نتائج التتبع باستخدام الطريقة المقترحه وقم اظهرت نتائج المحاكاة ان الطريقه المقترحة قد وضحت ان الحساب الدقيق للتاخير فى الوقت يمكن تحقيقه وبذلك يمكن عمل تقدير للتتبع بدقه فى وجود تداخل للأشارات درجة الدكتواره فى الفلسفه العلمية جامعة الملك فهد للبترول والمعادن الظهران , المملكة العربية السعودية يونيو 2010

English Abstract

Wireless location finding has emerged as an essential public safety feature of cellular systems. Apart from its mandatory implementation enforced by governments,wireless location also has many other potential applications in areas such as location sensitive billing, asset tracking, fraud protection, mobile yellow pages, fleet management, information services such as weather, traffic, navigation, directory assistance and the list continues to grow and so does the location based services (LBS) market. We consider mobile location determination in code division multiple access (CDMA)cellular systems using the time of arrival method (TOA). Several location techniques utilizing terrestrial wireless network elements and radio signals have been proposed over the years. However, accurate positioning in a terrestrial wireless system is impeded by multipath propagation, multiple access interference (MAI), and non-line-of-sight (NLOS) propagation. Traditional location algorithms have derived location estimates assuming single user environment. However, this assumption is not correct as measurement bias will be introduced due to MAI. The objective of this thesis is to develop new algorithms to estimate time delays in the presence of MAI with a particular emphasis on closely spaced paths in a multipath channel. First we present Kalman framework based filtering for parameter estimation in the presence of MAI. This approach is based on a deterministic sampling technique and yields a family of sigma-point Kalman filters (SPKF). Two main variants of SPKF, namely the unscented Kalman filter (UKF) and divided difference filter (DDF) have been considered. A comparison of these filters is made with linearized extended Kalman filter (EKF). We show that sigma point Kalman filters are robust and near-far resistant a multiuser environment and are simpler to implement. Also we present two new receiver structures. The first one is MAI cancellation based delay locked loop (DLL) employing successive interference cancellation (SIC). The other is an early late tracking loop employing LMS for the time update. The tracking analysis of the proposed algorithms has been carried out and simulation results of the proposed approach demonstrate that an accurate time delay can be achieved and hence accurate location estimation is possible in the presence of MAI.



Item Type:Thesis (PhD)
Date:26 January 2011
Date Type:Completion
Subjects:Electrical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Electrical Engineering Dept
Creators:Ali, Zahid
Email:zalikhan@kfupm.edu.sa
Committee Advisor:Mohamed, Deriche
Committee Co-Advisor:M.Adnan, Landolsi
Committee Members:Asrar-ul-Haq, Sheikh and Azzedine, Zerguine and M.Ashfaq, Bokhari
ID Code:136398
Deposited By:ZAHID KHAN
Deposited On:01 Feb 2011 09:02
Last Modified:30 Apr 2011 17:07

Repository Staff Only: item control page