本文選題：互補碼 + 碼分多址��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2014年博士論文

【摘要】：多址接入技術(shù)是無線通信相關(guān)技術(shù)中最為核心的物理層關(guān)鍵技術(shù)之一，其從根本上決定了通信系統(tǒng)中多用戶、多信道共享無線資源的方式，因此該項技術(shù)的發(fā)展也標志了移動通信系統(tǒng)的逐代更替、演進。相比于其他多址方案，基于擴頻技術(shù)的碼分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA）具有獨特的選擇性尋址能力強、保密安全性高、抗窄帶干擾及多徑衰落等諸多優(yōu)勢。然而，由于傳統(tǒng)擴頻碼非理想的相關(guān)特性而導致的干擾受限、遠近效應(yīng)及復雜的功率控制等問題，傳統(tǒng)的CDMA技術(shù)沒有成為第四代移動通信的主流多址技術(shù)。 為了加速碼分技術(shù)的革新，基于一類新穎的擴頻碼  互補碼（ComplementaryCodes，CCs）的下一代CDMA全新解決方案被提了出來�；パa碼采用了結(jié)合真實通信環(huán)境的碼設(shè)計理念，，能夠真正意義上實現(xiàn)理想的自相關(guān)及互相關(guān)特性，從而賦予了CDMA技術(shù)擺脫干擾受限的能力，為未來無線通信系統(tǒng)中碼分技術(shù)的革新及應(yīng)用開辟了一條新的道路。近十年來，基于互補碼理論的CDMA（ComplementaryCodedCDMA，CC-CDMA）技術(shù)主要圍繞互補碼理論的完善、互補碼的構(gòu)造及理想通信環(huán)境下的系統(tǒng)設(shè)計展開研究。然而，基于互補碼理論通信系統(tǒng)的研究仍處于起步階段，還有諸多關(guān)鍵問題沒有解決。實際上，互補碼結(jié)構(gòu)的特殊性給實際通信系統(tǒng)設(shè)計帶來了壓力。在復雜通信環(huán)境下，獨立的基于互補碼的擴頻技術(shù)是否依然可以達到理論上的抗干擾性能仍有待驗證。 基于上述背景及分析，本文針對基于互補碼理論的多用戶無線傳輸技術(shù)展開了深入的研究。首先從互補碼及其相關(guān)函數(shù)的基本定義和性質(zhì)出發(fā)，本文分析了互補碼結(jié)構(gòu)的特殊性為其系統(tǒng)設(shè)計所帶來的新問題，得出實現(xiàn)CC-CDMA系統(tǒng)至少滿足四條約束：1)有效子碼分離；2)子碼順序?qū)?yīng)；3)子碼位移同步；4)相關(guān)值等增益合并。以此為基礎(chǔ)，本文通過理論分析和仿真對比了串行時分和并行頻分兩類經(jīng)典CC-CDMA系統(tǒng)架構(gòu)在不同信道下的抗多址及多徑干擾的能力，并指出了“在頻率選擇性衰落信道中，由于不再滿足第4條約束，并行頻分的CC-CDMA系統(tǒng)將失去原有抗多址干擾能力”的問題。 考慮到CDMA系統(tǒng)上、下行通信的差異性，本文分別針對上、下行CC-CDMA系統(tǒng)中的上述問題展開了研究。針對下行系統(tǒng)，在分析多種經(jīng)典單用戶合并準則對于系統(tǒng)誤碼率及抗干擾性能影響的基礎(chǔ)上，提出了基于最小均方誤差準則的多用戶加權(quán)合并檢測。理論分析和仿真結(jié)果皆驗證了該方案能夠權(quán)衡干擾和衰落兩個影響誤碼率性能的最直接因素，從而在不同的通信環(huán)境和采用不同互補碼的情況下，都獲得最優(yōu)的誤碼率性能。而考慮到該方案的復雜性及下行通信的特點，本文還通過理論分析和仿真得出結(jié)論：在頻選下行信道中，可以通過設(shè)計和選用“下行最優(yōu)互補碼”并結(jié)合最大比加權(quán)合并檢測來獲得與最小均方誤差加權(quán)合并檢測相同的誤碼率性能，且其具有非常低的計算量及復雜度開銷。當信道信息在接收端理想已知時，該方案在獨立頻選衰落信道中可以實現(xiàn)多址干擾的完全消除并獲得滿頻率分集增益。 針對上行CC-CDMA系統(tǒng)，本文從理論上證明了其在頻選信道中無法采用上述提出的加權(quán)合并檢測來完全消除多址干擾，并推導了上行系統(tǒng)的最小均方誤差多用戶加權(quán)合并系數(shù)。通過仿真和分析驗證了通過在抗多址干擾及頻率分集增益間獲得良好的折中，上行最小均方誤差加權(quán)合并檢測提供了較為優(yōu)異的誤碼率性能。隨后為了解決多址干擾無法完全消除和降低加權(quán)合并系數(shù)求解復雜度的問題，本文提出了一種聯(lián)合預處理與自適應(yīng)合并的檢測方法。該方案的預處理部分彌補了自適應(yīng)算法迭代次數(shù)較大而降低頻譜效率的問題，而自適應(yīng)合并檢測彌補了預處理導致接收端難于合并的問題，從而實現(xiàn)了趨近于、甚至超過最小均方誤差加權(quán)合并檢測的性能。 隨后，本文針對互補碼理論面向多天線技術(shù)演進的問題展開了研究。在闡述基于三維互補碼的碼片級空時編碼原理的基礎(chǔ)上，著重針對三維互補碼設(shè)計及相應(yīng)的多用戶MIMO系統(tǒng)設(shè)計展開了研究。在推導具有理想相關(guān)特性的三維互補碼理論界的基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)造具有靈活折中特性（系統(tǒng)開銷與相關(guān)特性間的折中）的三維互補碼的一般化方法。最后，本文提出了基于碼片級空時編碼的MIMO-CC-CDMA系統(tǒng)的基本架構(gòu)，分別給出了串行時分及并行頻分兩種復用方案下的解擴及解碼原理，并分別分析了其誤碼率性能、抗干擾及多天線分集/復用特性。理論分析和仿真結(jié)果皆驗證了基于三維互補碼的碼片級空時編碼能夠賦予多用戶MIMO通信抗多址及多徑干擾的能力，同時MIMO-CC-CDMA系統(tǒng)可以同時支持多天線分集和復用模式，且可以靈活的在兩者之間切換和折中，從而在不同的通信環(huán)境和系統(tǒng)要求下達到最佳的目標性能。
[Abstract]:Multi - access technology is one of the key technologies in wireless communication technology , which fundamentally determines the way of multi - user and multi - channel shared radio resources in communication system . Therefore , the development of the technology also marks the generation - by - generation replacement and evolution of mobile communication system . Compared with other multiple access schemes , Code Division Multiple Access ( CDMA ) based on spread spectrum technology has many advantages such as strong selective addressing capability , high security , anti - narrowband interference and multipath fading .

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本文編號：2107415