發(fā)布時間：2018-01-01 20:16

  本文關(guān)鍵詞：CC-CDMA的碼構(gòu)造及系統(tǒng)設(shè)計方法　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 碼分多址 互補碼 檢測算法 頻率選擇性衰落信道

【摘要】：在無線通信系統(tǒng)中,多址技術(shù)決定了用戶如何共享系統(tǒng)的頻譜資源。得益于其優(yōu)異的特性,碼分多址在第二代和第三代移動通信系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。在碼分多址無線通信系統(tǒng)中,擴(kuò)頻碼的相關(guān)特性至關(guān)重要,擁有理想相關(guān)特性的擴(kuò)頻碼可以大大簡化系統(tǒng)的復(fù)雜度,并且可獲得完全頻譜利用效率。然而,具有一維結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)擴(kuò)頻碼無法實現(xiàn)理想的相關(guān)特性,使得傳統(tǒng)碼分多址無線通信系統(tǒng)必須依賴復(fù)雜的輔助子系統(tǒng),如開環(huán)／閉環(huán)功率控制、Rake接收機(jī)、速率匹配、上行鏈路同步控制等。不同于傳統(tǒng)擴(kuò)頻碼,具有二維結(jié)構(gòu)的互補碼可以實現(xiàn)理想的相關(guān)特性,于是提出用于構(gòu)建下一代碼分多址無線通信系統(tǒng)�；パa碼的理想相關(guān)特性使得基于互補碼的下一代碼分多址技術(shù)不再受多徑和多址干擾影響,從而擺脫傳統(tǒng)碼分多址無線通信系統(tǒng)中的各種復(fù)雜的輔助子系統(tǒng),因此,是未來蜂窩移動通信系統(tǒng)中富有競爭力的技術(shù)之一。另外,在國防和航天等特殊領(lǐng)域,互補碼的理想相關(guān)特性也使得基于互補碼的碼分多址技術(shù)具有極大的應(yīng)用價值。盡管研究人員已驗證在高斯白噪聲信道和平坦慢衰落信道環(huán)境下基于互補碼的碼分多址(CC-CDMA)無線通信系統(tǒng)不受多用戶干擾影響,但由于互補碼的二維結(jié)構(gòu),頻率選擇性慢衰落信道使得CC-CDMA無線通信系統(tǒng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。另一方面,互補碼的集大小決定了CC-CDMA無線通信系統(tǒng)可支持的最大用戶個數(shù),然而具有理想相關(guān)特性的互補碼的集大小較小,會限制CC-CDMA無線通信系統(tǒng)的實際應(yīng)用。因此,本文主要圍繞這兩個方面展開研究,重點研究了頻率選擇性慢衰落信道下的檢測算法、抗信道頻率選擇衰落的互補碼的構(gòu)造方法及傳輸系統(tǒng)、以及可以支持更多用戶的互補碼的構(gòu)造方法及傳輸系統(tǒng),研究結(jié)果對于CC-CDMA無線通信系統(tǒng)的實際應(yīng)用具有重要價值。具體研究內(nèi)容和成果如下：針對采用理想相關(guān)互補碼和傳統(tǒng)相關(guān)檢測接收機(jī)的CC-CDMA無線通信系統(tǒng)進(jìn)行研究。首先描述了兩種具有理想相關(guān)特性的互補碼——完全互補碼和超級互補碼的產(chǎn)生方法。接下來,基于子信道平坦衰落的信道模型和收發(fā)機(jī)模型,建立了接收機(jī)相關(guān)檢測前子信道輸出信號的向量表達(dá)形式。然后,基于各子信道輸出的接收向量,分析了平坦慢衰落信道、頻率選擇性慢衰落信道、平坦快衰落信道、以及碼片不同步情況下采用理想相關(guān)互補碼和傳統(tǒng)相關(guān)檢測接收機(jī)的CC-CDMA無線通信系統(tǒng)的性能。分析和仿真結(jié)果表明,信道的頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落會破壞用戶間的正交性,引入多用戶干擾。針對頻率選擇性慢衰落信道下CC-CDMA無線通信系統(tǒng)中的檢測算法進(jìn)行研究,分別為下行通信和上行通信提出了基于最小均方誤差準(zhǔn)則的單用戶檢測算法和多用戶檢測算法。對于下行通信,基于單用戶檢測接收機(jī)結(jié)構(gòu),提出了子載波級MMSE和用戶級MMSE單用戶檢測算法,相比于正交恢復(fù)合并和最大比合并檢測算法,它們既不是噪聲受限的,也不是干擾受限的。對于上行通信,基于多用戶檢測接收機(jī)結(jié)構(gòu),提出了子載波聯(lián)合MMSE-MUD和子載波獨立MMSE-MUD多用戶檢測算法。仿真結(jié)果驗證了基于最小均方誤差的單用戶檢測接收機(jī)和多用戶檢測接收機(jī)具有優(yōu)異的誤碼率性能。針對頻率選擇性慢衰落信道下互補碼的構(gòu)造進(jìn)行研究,提出了抗頻選互補碼及其傳輸系統(tǒng)。首先討論了不受信道頻率選擇性衰落影響的互補碼的特征,提出了借助Golay互補對構(gòu)造抗頻選互補碼的方法,并分析了它的相關(guān)特性。其次,針對下行通信,提出了基于抗頻選互補碼的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu),分析和仿真結(jié)果驗證了基于抗頻選互補碼的CDMA下行通信系統(tǒng)中無多用戶干擾。針對上行通信,提出了基于抗頻選互補碼的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu),分析和仿真結(jié)果同樣表明基于抗頻選互補碼的CDMA上行通信系統(tǒng)中無多用戶干擾。針對如何提高互補碼的最大可支持用戶個數(shù)進(jìn)行研究,提出了偶位移互補碼及其傳輸方案。相比于具有理想相關(guān)特性的互補碼,偶位移互補碼的最大可支持用戶個數(shù)擴(kuò)大一倍。首先闡明偶位移互補碼的思想來源,并給出偶位移互補碼的概念和相關(guān)特性。接下來,提出了偶位移互補碼的傳輸方案,并證明了結(jié)合該傳輸方案,偶位移互補碼等價為具有理想相關(guān)特性的互補碼。最后,提出了一種偶位移互補碼——I/Q列式互補碼的構(gòu)造方法,并分別分析了基于I/Q列式互補碼的CDMA下行通信系統(tǒng)和上行通信系統(tǒng)的抗多用戶干擾性能。仿真結(jié)果表明基于I/Q列式互補碼的CDMA無線通信系統(tǒng)的誤碼率性能并不差于基于理想相關(guān)互補碼的CDMA無線通信系統(tǒng)。
[Abstract]:In a wireless communication system, multiple access technology determines the user how to share spectrum resources system. Due to its excellent properties, is widely used in CDMA second and third generation mobile communication system. In the CDMA wireless communication system, the relevant characteristics of the crucial codes, the complexity of the spreading codes have ideal correlation properties can greatly simplify the system, and can achieve full spectrum efficiency. However, the relevant characteristics of the traditional spreading codes with one-dimensional structure cannot achieve the ideal, the traditional CDMA wireless communication system must rely on complex auxiliary subsystems, such as open loop and closed loop power control, Rake receiver, rate matching, uplink synchronization control etc.. Different from the traditional spreading codes, correlation with two-dimensional structure complementary codes can achieve the ideal, then proposed to construct a code Multi access wireless communication system. The ideal characteristics of complementary codes makes a complementary code based on code division multiple access technology is no longer affected by multipath and multiple access interference effects, so as to get rid of the auxiliary system, various traditional CDMA wireless communication system in the future is so complex, one of the bee nest competitive technology in mobile communication system. In addition, in the special field of national defense and aerospace, ideal correlation properties complementary code also makes complementary code based on CDMA technology has great application value. Although researchers have been verified in the Gauss white noise channel and flat fading channel environment based on complementary codes (CC-CDMA) wireless communication system by multi user interference effect, but because of the two-dimensional structure of complementary codes, frequency selective slow fading channel makes the CC-CDMA wireless communication system is facing a huge challenge. On the other hand, Set size of complementary code determines the maximum number of users of CC-CDMA wireless communication system can support, however, has ideal correlation property complementary code set size is small, the application will limit the CC-CDMA wireless communication system. Therefore, this thesis focuses on the two aspects, focusing on the frequency selective slow fading channel detection algorithm the construction method of anti fading channel frequency selection of complementary codes and transmission system, and the construction method can support more users of complementary codes and transmission system, the research results have important value for the practical application of CC-CDMA wireless communication system. The specific research contents and results are as follows: Research on CC-CDMA wireless communication system with ideal correlation complementary code and traditional correlation receiver. First described two has ideal correlation property of complete complementary complementary code Method of generating code and super complementary code. Then, the channel model and the model of flat fading sub channel transceiver based on the established expression vector sub channel output signal receiver correlation detection before form. Then, the received vector of each sub channel output based on the analysis of the flat fading channel, frequency selective slow fading channels, fast flat the fading channel, the performance of CC-CDMA wireless communication system using the ideal complementary code and traditional correlation receiver and chip synchronization condition. Analysis and simulation results show that will destroy the orthogonality between users of the frequency selective fading channel and time selective fading into multi-user interference. For frequency selective slow fading detection algorithm CC-CDMA a wireless communication system in the channel are studied, respectively, and downlink communication uplink communication is proposed based on the minimum mean square error criterion. Single user detection and multiuser detection algorithm for downlink communication, the receiver structure based on single user detection, proposed sub carrier grade MMSE and user level MMSE single user detection algorithm, compared to the orthogonal recovery of maximal ratio combining and detection algorithm, they are neither noise limits, nor for the uplink interference limited. Communication, multiuser detection receiver structure is proposed based on the combination of MMSE-MUD and Zi Zaibo sub carrier independent MMSE-MUD multi-user detection algorithm. The simulation results verify the single user receiver and MMSE multiuser detection receiver has excellent BER performance. Based on research on complementary code structure frequency selective slow fading channel mutual complement and selection, anti frequency transmission system is proposed. First discusses the characteristics are not affected by the frequency selective fading channel complementary code, proposed by Anti frequency selective complemenbary code method for the construction of Golay can complement each other, and analyzes its characteristics. Secondly, aiming at the downlink communication, the transmitter frequency selective anti complementary codes and receiver structure based on the analysis and simulation results show no multiuser interference CDMA downlink communication system against frequency selective complemenbary code based. For the uplink communication, the transmitter frequency selective anti complementary codes and receiver structure based on the analysis and the simulation results also show that no multiuser interference in CDMA uplink communication system anti frequency selective complemenbary code. Based on how to improve the complementary codes can support the number of users of the mutual complement and even shift transmission compared to the scheme. With ideal correlation property of complementary codes, the maximum displacement even complemenbary code can support the number of users doubled. Firstly I displacement complemenbary code ideological source, and give my shift The concept of complementary codes and related characteristics. Then, proposed transmission scheme of double displacement complemenbary code, and it is proved that the combination of the transmission scheme, even equivalent to the mutual complement displacement has ideal correlation property of complementary codes. Finally, this paper proposes a method to construct a mutual complement -- double displacement I/Q column type complementary codes, respectively. Analysis of anti interference performance of CDMA downlink multi-user communication system I/Q column complementary codes and uplink communication system. Based on the simulation results show that the BER performance of CDMA wireless communication system I/Q complementary codes based on CDMA is not bad in a wireless communication system based on ideal cross-correlation complement.

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.533

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本文編號：1366041