本文關(guān)鍵詞：單載波頻域均衡多天線系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：單載波頻域均衡(Single Carrier-Frequency Domain Equalization,SC-FDE)是一種有效抵抗多徑衰落信道影響的技術(shù),并且可以克服正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系統(tǒng)峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)高的缺陷,因此適用于功率受限設(shè)備的發(fā)送方案。當(dāng)發(fā)射端部署多根天線時,多天線SC-FDE系統(tǒng)能進(jìn)一步提升傳輸鏈路的可靠性。但針對多天線SC-FDE系統(tǒng)在高速移動環(huán)境中的應(yīng)用,系統(tǒng)地研究空時碼設(shè)計、導(dǎo)頻設(shè)計、信道估計方法以及時頻同步等問題的研究較少。本文針對以空地通信鏈路為代表的高速移動通信環(huán)境,針對短突發(fā)、非連續(xù)傳輸要求,分別研究了收發(fā)端均部署多天線時的多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)SC-FDE系統(tǒng)的空時編碼設(shè)計問題、信道估計問題及同步問題,重點對基于頻域均衡的接收機(jī)信號檢測技術(shù)、為充分利用低復(fù)雜度FDE特點的空時碼設(shè)計框架、可適應(yīng)高速移動信道環(huán)境的導(dǎo)頻及信道估計方法、穩(wěn)健的時間同步方法開展了相關(guān)研究和仿真。本文的主要內(nèi)容如下所述:第一章概述了MIMO-SC-FDE技術(shù)的研究現(xiàn)狀,并對本文需要研究的高速移動通信環(huán)境及各項關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了描述,并指出本文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排。第二章先闡述了SC-FDE系統(tǒng)模型,簡述了迫零(Zero-Forcing,ZF)均衡和最小均方誤差(Minimum Mean-Square Error,MMSE)均衡技術(shù)的基本原理。本章重點針對SC-FDE系統(tǒng)殘留碼間干擾問題,分析了MMSE-RISIC(Minimum Mean-Square Error-Residual ISI Cancellation)算法的局限性,提出了一種時頻混合的殘留碼間干擾消除算法。在兩種靜態(tài)信道條件下,利用Matlab仿真驗證了其性能,結(jié)果表明本文所提算法的誤碼率性能優(yōu)于MMSE-RISIC算法。面對短突發(fā)非連續(xù)傳輸需求,針對SC-FDE系統(tǒng)與多天線空時編碼的聯(lián)合設(shè)計問題,本章的第二部分比較研究了包括空時編碼,循環(huán)延時分集和空頻編碼應(yīng)用于SC-FDE系統(tǒng)的性能,并分析了三種分集技術(shù)應(yīng)用于SC-FDE系統(tǒng)時,接收端的最優(yōu)接收檢測方法,通過仿真比較了幾種分集技術(shù)在特定信道下的誤碼性能,指出了不同分集技術(shù)的適用場景。第三章針對MIMO-SC-FDE的導(dǎo)頻設(shè)計與信道估計,重點研究了MIMOSC-FDE系統(tǒng)的不同信道估計方法。首先,基于對SC-FDE系統(tǒng)常用幀結(jié)構(gòu)的比較研究,分析對比了不同設(shè)計方法的帶寬利用率和結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點。然后,針對不同的幀結(jié)構(gòu),本文分別研究三種相應(yīng)的信道估計方法,包括傳統(tǒng)的頻域信道估計方法,m序列信道估計方法,和特殊字信道估計方法。最后,在靜態(tài)及高速移動信道下進(jìn)行的仿真結(jié)果表明:傳統(tǒng)的頻域信道估計方法不論是在帶寬利用率還是在估計性能方面都不是很理想;m序列時域信道估計方法其忽略了信息序列對導(dǎo)頻的干擾,而且其性能還依賴于m序列的長度;特殊字(Unique Word,UW)信道估計方法主要應(yīng)用于信息序列前后都添加UW的幀結(jié)構(gòu),相同信道環(huán)境下,其性能要優(yōu)于前面兩種估計方法。根據(jù)前述仿真結(jié)果,本文進(jìn)一步對特殊字信道估計方法進(jìn)行了改進(jìn),通過對導(dǎo)頻序列求平均及設(shè)定閾值的方式,進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的誤碼性能。第四章研究了SC-FDE系統(tǒng)的同步技術(shù),包括符號定時同步和載波頻偏估計。首先概述了基于循環(huán)前綴的非數(shù)據(jù)輔助的定時同步算法,然后重點分析了幾種經(jīng)典的基于數(shù)據(jù)輔助的同步算法,包括SchimidlCox算法,Minn算法和Park算法,通過仿真驗證了不同同步算法的算法特點及同步性能,最后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的幀結(jié)構(gòu)提出了一種符號定時同步算法且其性能滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。第五章對本論文的工作進(jìn)行了總結(jié),并探討單載波頻域均衡多天線系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)下一步的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：單載波頻域均衡 分集技術(shù) 信道估計 同步
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.5
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本文編號：528756