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

【摘要】：多址接入技術(shù)是無(wú)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(wú)線資源的方式，因此該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展也標(biāo)志了移動(dòng)通信系統(tǒng)的逐代更替、演進(jìn)。相比于其他多址方案，基于擴(kuò)頻技術(shù)的碼分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA）具有獨(dú)特的選擇性尋址能力強(qiáng)、保密安全性高、抗窄帶干擾及多徑衰落等諸多優(yōu)勢(shì)。然而，由于傳統(tǒng)擴(kuò)頻碼非理想的相關(guān)特性而導(dǎo)致的干擾受限、遠(yuǎn)近效應(yīng)及復(fù)雜的功率控制等問(wèn)題，傳統(tǒng)的CDMA技術(shù)沒(méi)有成為第四代移動(dòng)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(kuò)頻碼  互補(bǔ)碼（ComplementaryCodes，CCs）的下一代CDMA全新解決方案被提了出來(lái)�；パa(bǔ)碼采用了結(jié)合真實(shí)通信環(huán)境的碼設(shè)計(jì)理念，，能夠真正意義上實(shí)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(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)中碼分技術(shù)的革新及應(yīng)用開(kāi)辟了一條新的道路。近十年來(lái)，基于互補(bǔ)碼理論的CDMA（ComplementaryCodedCDMA，CC-CDMA）技術(shù)主要圍繞互補(bǔ)碼理論的完善、互補(bǔ)碼的構(gòu)造及理想通信環(huán)境下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開(kāi)研究。然而，基于互補(bǔ)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(wèn)題沒(méi)有解決。實(shí)際上，互補(bǔ)碼結(jié)構(gòu)的特殊性給實(shí)際通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了壓力。在復(fù)雜通信環(huán)境下，獨(dú)立的基于互補(bǔ)碼的擴(kuò)頻技術(shù)是否依然可以達(dá)到理論上的抗干擾性能仍有待驗(yàn)證。 基于上述背景及分析，本文針對(duì)基于互補(bǔ)碼理論的多用戶無(wú)線傳輸技術(shù)展開(kāi)了深入的研究。首先從互補(bǔ)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(bǔ)碼結(jié)構(gòu)的特殊性為其系統(tǒng)設(shè)計(jì)所帶來(lái)的新問(wèn)題，得出實(shí)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(guò)理論分析和仿真對(duì)比了串行時(shí)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(wèn)題。 考慮到CDMA系統(tǒng)上、下行通信的差異性，本文分別針對(duì)上、下行CC-CDMA系統(tǒng)中的上述問(wèn)題展開(kāi)了研究。針對(duì)下行系統(tǒng)，在分析多種經(jīng)典單用戶合并準(zhǔn)則對(duì)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(zhǔn)則的多用戶加權(quán)合并檢測(cè)。理論分析和仿真結(jié)果皆驗(yàn)證了該方案能夠權(quán)衡干擾和衰落兩個(gè)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(bǔ)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(fù)雜性及下行通信的特點(diǎn)，本文還通過(guò)理論分析和仿真得出結(jié)論：在頻選下行信道中，可以通過(guò)設(shè)計(jì)和選用“下行最優(yōu)互補(bǔ)碼”并結(jié)合最大比加權(quán)合并檢測(cè)來(lái)獲得與最小均方誤差加權(quán)合并檢測(cè)相同的誤碼率性能，且其具有非常低的計(jì)算量及復(fù)雜度開(kāi)銷。當(dāng)信道信息在接收端理想已知時(shí)，該方案在獨(dú)立頻選衰落信道中可以實(shí)現(xiàn)多址干擾的完全消除并獲得滿頻率分集增益。 針對(duì)上行CC-CDMA系統(tǒng)，本文從理論上證明了其在頻選信道中無(wú)法采用上述提出的加權(quán)合并檢測(cè)來(lái)完全消除多址干擾，并推導(dǎo)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(guò)仿真和分析驗(yàn)證了通過(guò)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(cè)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(wú)法完全消除和降低加權(quán)合并系數(shù)求解復(fù)雜度的問(wèn)題，本文提出了一種聯(lián)合預(yù)處理與自適應(yīng)合并的檢測(cè)方法。該方案的預(yù)處理部分彌補(bǔ)了自適應(yīng)算法迭代次數(shù)較大而降低頻譜效率的問(wèn)題，而自適應(yīng)合并檢測(cè)彌補(bǔ)了預(yù)處理導(dǎo)致接收端難于合并的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)了趨近于、甚至超過(guò)最小均方誤差加權(quán)合并檢測(cè)的性能。 隨后，本文針對(duì)互補(bǔ)碼理論面向多天線技術(shù)演進(jìn)的問(wèn)題展開(kāi)了研究。在闡述基于三維互補(bǔ)碼的碼片級(jí)空時(shí)編碼原理的基礎(chǔ)上，著重針對(duì)三維互補(bǔ)碼設(shè)計(jì)及相應(yīng)的多用戶MIMO系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開(kāi)了研究。在推導(dǎo)具有理想相關(guān)特性的三維互補(bǔ)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(kāi)銷與相關(guān)特性間的折中）的三維互補(bǔ)碼的一般化方法。最后，本文提出了基于碼片級(jí)空時(shí)編碼的MIMO-CC-CDMA系統(tǒng)的基本架構(gòu)，分別給出了串行時(shí)分及并行頻分兩種復(fù)用方案下的解擴(kuò)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(fù)用特性。理論分析和仿真結(jié)果皆驗(yàn)證了基于三維互補(bǔ)碼的碼片級(jí)空時(shí)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(shí)MIMO-CC-CDMA系統(tǒng)可以同時(shí)支持多天線分集和復(fù)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(dá)到最佳的目標(biāo)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(hào)：2107415