單載波分?jǐn)?shù)階傅里葉域均衡系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、單載波頻域均衡（SC-FDE）技術(shù)可以有效地解決頻率選擇性信道引起的多徑衰落問題，是寬帶無線通信系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)。SC-FDE系統(tǒng)和 OFDM系統(tǒng)所包含的運(yùn)算模塊類似，但是它的峰值平均功率比更低，而且對頻偏影響不明顯，因此成為第四代移動通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。然而，當(dāng)無線信道為快速時變信道時，基于Fourier變換的SC-FDE系統(tǒng)的頻域子信道間不再相互正交，使系統(tǒng)的性能下降。為了減小子信道間的干擾，本文提出了基于分?jǐn)?shù)階傅里葉變換（

2、Fractional Fourier Transform,FrFT）的SC-FrFDE系統(tǒng)。通過選擇合適的分?jǐn)?shù)階 Fourier變換階次；加入基于該階次的循環(huán)前綴，SC-FrFDE系統(tǒng)可以有效地降低時變信道帶來的干擾問題，提高系統(tǒng)的性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了FrFT的應(yīng)用現(xiàn)狀以及 FrFT的定義和相關(guān)性質(zhì)。由于SC-FrFDE系統(tǒng)所采用的信號均為離散信號，本文詳細(xì)介紹了離散分?jǐn)?shù)階傅里葉變換（Discrete Frac

3、tional Fourier Transform，DFrFT）的定義以及它的一個重要性質(zhì)——隱含的chirp周期性。在應(yīng)用DFrFT將信號變換到分?jǐn)?shù)階Fourier域之后，為了減小分?jǐn)?shù)階 Fourier域信道間的干擾，實(shí)現(xiàn)SC-FrFDE系統(tǒng)在分?jǐn)?shù)階Fourier域的簡單均衡，本文認(rèn)真研究了分?jǐn)?shù)階圓周卷積定理。⑵給出了基于chirp循環(huán)前綴（chirp Cyclic Prefix，chirp CP）的SC-FrFDE系統(tǒng)模型，隨后提出了

4、基于零前綴的 SC-FrFDE系統(tǒng)模型。chirp CP是將發(fā)送信號尾部的數(shù)據(jù)按照chirp周期性進(jìn)行復(fù)制到保護(hù)間隔。零前綴的加入方法是使發(fā)送端信號尾部的數(shù)據(jù)置為0（該長度與循環(huán)前綴的長度相同），每組數(shù)據(jù)之前的保護(hù)間隔的數(shù)據(jù)也設(shè)置為0。無論是chirp CP還是零前綴，在最優(yōu)分?jǐn)?shù)階Fourier階次下，都可以使SC-FrFDE系統(tǒng)性能明顯好于傳統(tǒng)的SC-FDE系統(tǒng)。⑶給出了基于信道信息的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階Fourier階次選取準(zhǔn)則，提出了實(shí)現(xiàn)該

5、準(zhǔn)則的粗搜索和精搜索算法。FrFT比Fourier變換多了一個自由參數(shù)----變換階次，因而它的應(yīng)用更加地靈活。為了選擇最優(yōu)的分?jǐn)?shù)階Fourier階次，本文給出了最優(yōu)階次選取準(zhǔn)則。然而根據(jù)該準(zhǔn)則逐一地搜索最優(yōu)階次的工程是很龐大的。為了減小搜索最優(yōu)變換階次的工程，本文提出了基于粗搜索與精搜索的最優(yōu)階次選擇算法。⑷給出了SC-FrFDE系統(tǒng)的基于導(dǎo)頻的分段線性時變信道估計方法。SC-FrFDE系統(tǒng)的最優(yōu)階次的選擇有賴于其時變信道估計。本文計

6、算了用于信道估計的分?jǐn)?shù)階Fourier變換階次；研究了SC-FrFDE系統(tǒng)的梳狀導(dǎo)頻加入方法，并結(jié)合信道的分段線性模型，對相對多普勒頻移小于0.1的線性時變信道進(jìn)行了估計。⑸將SC-FrFDE系統(tǒng)的應(yīng)用從單天線擴(kuò)展到多天線，建立了MIMO SC-FrFDE系統(tǒng)；類比于單天線，推導(dǎo)了多天線下的最優(yōu)階次選取準(zhǔn)則；最后，為了說明本文所提出系統(tǒng)的實(shí)用性，文章對最優(yōu)分?jǐn)?shù)階Fourier變換階次下的MIMO SC-FrFDE系統(tǒng)的復(fù)雜度進(jìn)行了分析。