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移动多用户通信环境下的空时分集软处理

作　者: 郑紫微
导　师: 朱义胜
学　校: 大连海事大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 移动多用户DS-CDMA通信系统多接收干扰码间干扰多用户检测空时分集处理空时分集干扰提取算法空时分集虚拟双路加权算法空时分集发射权系数矩阵直接形成算法空时分集波束形成权系数矩阵求解算法信道估计最优多径组合处理高效迭代软解码方案空时分集软处理综合解决方案
分类号: TN929.5
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

移动通信在现代社会生活中起着愈来愈重要的作用,并得到了迅猛的发展。移动通信与网络技术已经成为当今国际学术界和工业界的两大研究热点,其相关产业也是通信与计算机领域内发展最快、市场前景最好的产业。随着各种多媒体业务的出现,资源利用率和综合业务服务质量之间的尖锐矛盾越来越突出。其中在移动通信方面的主要表现为:移动终端功率受限使得高速多媒体传输遇到很大的挑战;由于移动通信固有的多径衰减、多址干扰以及远近效应,对各层次间的自适应适配技术提出了新的要求;由于需要处理不断增加的用户和业务,给移动网络带来了更大的挑战。为了更有效地对抗衰落信道的不利影响,提高通信系统的频谱利用率,有必要对移动通信系统结构、编码调制体制、信号检测及接收技术等进行突破性研究。 DS-CDMA是最受欢迎的CDMA技术,具有许多适用于无线媒体的特点,如可频率重用,抗多径衰落,抗阻塞,可利用RAKE接收实现多径分集组合,软容量,软切换,可以很自然地利用语音活动周期而变速率传输,可以覆载在已有的系统上,可以利用前向纠错编码而不耗费额外补偿,可以很自然地利用分区天线和自适应波束形成技术,易于频率管理,不易被检测和窃听而具有安全性等,因而被第三代移动通信广为采用。因此,本文主要针对DS-CDMA移动多用户通信系统,研究改善其系统性能的技术问题。在DS-CDMA通信系统中,多用户通信所产生的多接收干扰(MAI)和由于多普勒频移而产生的移动多径所导致的码间干扰(ISI),是影响移动多用户DS-CDMA通信系统性能的两个主要因素。针对多用户通信系统的多接收干扰而提出的采用多用户检测技术,可以极大改善DS-CDMA通信系统许多性能。针对编码通信系统的高效软编解码技术,无疑能够消除因多普勒频移而产生的对接收机接收信号码间干扰(ISI)的影响,从而提高接收机的性能。利用分集技术可以改善无线通信系统的链接增益。在各种散射无线通信环境中,多天线发射和接收分集技术不仅能有效地抗衰落,而且为干扰抑制和均衡创造了信号处理的机会。通过发射端和接收端的多天线阵列实现的自适应天线阵列技术,可以同时利用时空域的各种信息达到时空分集的效果,极大地提高了频谱利用率,从而进一步提高无线通信系统的信息容量。及时准确地获得通信信道的幅值、相位以及相对时延等信息,无疑对收发机的自适应收、发和功率控制,以及收发机的其他信号处理过程十分重要(的)。及时准确的信道信息,一方面可以允许接收机进行相干解调,从而提高通信系统的性能;另一方面,可以使采用分集策略的接收机能够进行最优的分集组合;此外,还可以使通信系统实现自适应功率控制和其他高效信号处理过程。毫无疑问,针对移动多用户的DS-CDMA通信系统,深入研究多用户检测、空时分集处理、编码通信系统的软编解码、信道估计等技术,给出各种高效算法,具有十分重要的理论意义和实用价值。本论文在前人研究的基础上,总结了该领域的最新研究成果,针对移动多用户DS-CDMA通信系统的上传情形和下传情形进行了深入研究,推导出多种新的算法,并对所推导得到的各种新算法进行了计算机仿真研究和性能验证。

全文目录

摘要  6-9
Abstract  9-12
第1章绪论  12-19
  1.1 移动多用户通信新技术及其进展  12-13
    1.1.1 当前移动多用户通信研究领域的热点问题  12
    1.1.2 论文所研究的移动多用户通信系统  12-13
  1.2 移动多用户通信系统的多用户检测策略  13
  1.3 移动多用户通信系统的分集技术  13-14
  1.4 移动多用户通信系统的功率控制策略  14
  1.5 移动多用户通信系统的联合信源信道软编解码技术  14-15
  1.6 移动多用户通信系统的信道估计策略  15
  1.7 论文的研究背景  15
  1.8 论文研究的目的和意义  15-16
  1.9 论文研究的主要工作  16-17
  1.10 论文的结构和内容  17-19
第2章联合移动多用户检测与空时分集处理的必要性  19-23
  2.1 移动多用户检测的重要性  19-22
    2.1.1 传统移动单用户检测及其存在的问题  19-21
    2.1.2 移动多用户检测的目的及方法  21-22
  2.2 空时分集技术在移动多用户通信中应用的原因  22
  2.3 联合多用户检测与空时分集处理的目的  22-23
第3章上传情形空时分集多用户检测与单用户干扰消除的组合策略  23-42
  3.1 上传情形空时分集多用户检测  23-31
    3.1.1 上传情形的移动多用户通信系统模型  23-25
    3.1.2 上传情形空时分集多用户检测及其简化算法  25-31
  3.2 考虑多蜂窝小区干扰影响的上传情形空时分集多用户检测与单用户干扰消除的组合策略  31-38
    3.2.1 单用户干扰消除算法  32-35
    3.2.2 空时分集多用户检测与单用户干扰消除的组合策略  35-38
  3.3 仿真研究  38-42
    3.3.1 仿真的通信系统  38-39
    3.3.2 单用户空时干扰消除与空时分集多用户检测性能比较  39-40
    3.3.3 简化迭代空时分集多用户检测接收算法的仿真研究  40
    3.3.4 空时分集多用户检测与单用户干扰消除的组合策略的仿真研究  40-42
第4章上传情形空时分集联合干扰提取和信号多用户检测策略  42-50
  4.1 空时分集联合干扰提取和信号多用户检测的系统构成  42-43
  4.2 空时分集联合干扰提取和信号多用户检测的算法推导  43-48
  4.3 仿真研究  48-50
    4.3.1 仿真的通信系统  48
    4.3.2 空时分集多用户检测与单用户干扰消除的组合策略、空时分集联合干扰提取和信号多用户检测算法的性能比较  48-50
第5章上传情形空时分集虚拟双路加权多用户干扰消除策略  50-61
  5.1 空时分集虚拟双路加权多用户干扰消除策略的系统构成  50-51
  5.2 空时分集虚拟双路加权多用户干扰消除策略的算法推导  51-57
  5.3 仿真研究  57-61
    5.3.1 仿真的通信系统  57
    5.3.2 空时分集虚拟双路加权多用户干扰消除策略的性能  57-61
第6章上传与下传情形信道特性比较和下传情形空时分集发射与最优组合接收策略  61-79
  6.1 上传情形与下传情形的信道特性比较  62-64
  6.2 时分双工(TDD)CDMA系统上传情形与下传情形的信道特性比较  64-65
  6.3 时分双工(TDD)CDMA系统上传情形与下传情形的空时分集权系数矩阵之间的数量关系  65-66
  6.4 频分双工(FDD)CDMA系统上传情形与下传情形的信道特性比较  66-68
  6.5 频分双工(FDD)CDMA系统上传情形与下传情形的空时分集权系数矩阵之间的数量关系  68-70
  6.6 下传情形移动用户接收机端的最优组合接收策略  70-73
  6.7 仿真研究  73-79
    6.7.1 仿真的通信系统  74-75
    6.7.2 时分双工(TDD)传输模式下的下传情形性能  75-76
    6.7.3 频分双工(FDD)传输模式下的下传情形性能  76-79
第7章上下传情形通用移动空时分集多用户干扰消除策略  79-94
  7.1 上传情形与下传情形所采用的通信系统模型比较  80-83
  7.2 上下传情形通用信道估计算法  83-84
  7.3 上下传情形通用空时分集波束形成权系数矩阵求解算法  84-87
  7.4 上下传情形通用最优多径组合接收算法  87-91
  7.5 仿真研究  91-94
    7.5.1 仿真的通信系统  93
    7.5.2 通信系统的性能  93-94
第8章适用于编码通信系统的高效迭代软解码方案  94-104
  8.1 通信系统模型及其干扰的近似高斯表示  94-98
  8.2 高效迭代软解码方案  98-100
  8.3 仿真研究  100-104
    8.3.1 仿真的通信系统  100
    8.3.2 通信系统的性能  100-104
第9章移动多用户通信系统的空时分集软处理综合解决方案  104-109
  9.1 移动多用户通信系统的空时分集软处理综合解决方案的系统构成与自适应信息回馈和功率控制方案  104-107
  9.2 空时分集软处理综合解决方案的性能研究  107-109
    9.2.1 仿真的通信系统  107-108
    9.2.2 通信系统的性能  108-109
第10章结论  109-112
  10.1 本文总结  109-110
  10.2 展望  110-112
创新点摘要  112-113
攻读学位期间发表的主要论文  113-115
致谢  115-116
参考文献  116-129

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