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1、任何一個(gè)通信系統(tǒng)都可以分解為發(fā)射機(jī)、信道和接收機(jī)三個(gè)主要的部分,移動(dòng)通信系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)高效、可靠的傳輸,在每一個(gè)部分都需要面對(duì)許多挑戰(zhàn)。其中,最大的挑戰(zhàn)來(lái)自于非理想的時(shí)變多徑衰落信道對(duì)信號(hào)造成的干擾和衰減。正交頻分復(fù)用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)和單載波頻域均衡(SC-FDE,Single Carrier-Frequency Domain Equalization)是兩
2、種低復(fù)雜度的對(duì)抗多徑衰落的手段,已經(jīng)成為新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本組成部分。然而二者在快速時(shí)變環(huán)境中都會(huì)發(fā)生性能惡化,因此它們?cè)诜抢硐胄诺乐械母倪M(jìn)技術(shù)是研究中的熱點(diǎn)。另一個(gè)重要的挑戰(zhàn)來(lái)自于發(fā)射和接收設(shè)備本身的非理想特性。隨著高級(jí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展和成熟,通過(guò)超大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的數(shù)字信號(hào)處理芯片開(kāi)始普及。這使得通過(guò)單個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)全部功能,進(jìn)而大幅降低系統(tǒng)成本和功耗的片上系統(tǒng)(SoC,System on a Chip)成為可能。在
3、SoC中最容易實(shí)現(xiàn)的零中頻(ZIF,Zero Intermediate Frequency)射頻前端已經(jīng)被新一代通信息系統(tǒng)選擇為指定的射頻前端結(jié)構(gòu)。但是ZIF前端也存在很多已知的非理想問(wèn)題,這使其不但是SoC射頻集成電路設(shè)計(jì)中的研究熱點(diǎn),同時(shí)也是數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的研究熱點(diǎn)。上述非理想因素造成的影響都隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸速率的增加而更加嚴(yán)重,本論文研究非理想條件下的寬帶移動(dòng)通信接收理論方法及應(yīng)用。
研究了快衰落環(huán)境下改進(jìn)的
4、單載波頻域均衡(SC-FDE,Single Carrier Frequency Domain Equalization)技術(shù)。通過(guò)分析單載波分塊傳輸(SCBT,Single Carrier Block Transmission)系統(tǒng)在時(shí)變多徑衰落信道下頻域線性均衡器的最小均方誤差(MMSE,Minimum Mean Square Error),提出塊內(nèi)分段靜態(tài)的信道近似模型,并通過(guò)此模型推導(dǎo)出SCBT系統(tǒng)分段頻域線性均衡器。通過(guò)回代系數(shù)
5、進(jìn)行均方誤差分析,給出了算法的適用條件。仿真結(jié)果顯示在滿足條件的情況下,算法可以在保持頻譜利用率的同時(shí),用少量的復(fù)雜度的增加提高SC-FDE技術(shù)對(duì)抗信道快衰落的能力。
研究了SCBT系統(tǒng)與離散傅里葉變換擴(kuò)展正交頻分復(fù)用(DFTS-OFDM,Discrete Fourier Transform Spread OFDM)系統(tǒng)對(duì)抗快衰落的Turbo接收技術(shù),其中包括在頻域?qū)剐诺蓝嗥绽諗U(kuò)展以及在時(shí)域?qū)剐诺罆r(shí)變兩類。對(duì)第一類技術(shù)
6、,提出在有限多普勒擴(kuò)展條件下,頻域信道矩陣的快速計(jì)算方法,提高了這一類技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)第二類技術(shù),提出了信道分段靜態(tài)近似下的頻域Turbo接收技術(shù)。仿真結(jié)果表明在信道快衰落的SCBT和DFTS-OFDM系統(tǒng)中所提出的信道分段靜態(tài)近似的頻域Turbo接收技術(shù)具有性能優(yōu)勢(shì)。
研究了SCBT與DFTS-OFDM系統(tǒng)發(fā)射端的零中頻射頻前端非理想特性導(dǎo)致同相-正交失衡干擾(IQI,In-phase Quadrature Imbal
7、ance Interference)時(shí)改進(jìn)的頻域Turbo接收技術(shù)。利用廣義正交原理推導(dǎo)了SCBT系統(tǒng)與DFTS-OFDM系統(tǒng)的頻域廣義線性MMSE Turbo均衡器,隨后通過(guò)矩陣變換進(jìn)一步降低二者的復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明在SCBT和DFTS-OFDM系統(tǒng)存在發(fā)射端IQI的情況下,所提出的Turbo接收技術(shù)的性能顯著優(yōu)于常規(guī)Turbo接收技術(shù)。
研究了多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO,Multi User-Multiple
8、 Input Multiple Output)單載波頻分多址(SC-FDMA,SC-Frequency Domain Multiple Access)系統(tǒng)存在發(fā)射端IQI的頻域Turbo多用戶檢測(cè)技術(shù)。推導(dǎo)了簇鏡像對(duì)稱時(shí)矩陣形式的聯(lián)合線性系統(tǒng)模型。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了聯(lián)合Turbo多用戶檢測(cè)算法,并給出了所需參數(shù)的快速算法。仿真結(jié)果表明,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)射端IQ失衡時(shí)所提出的聯(lián)合Turbo多用戶檢測(cè)技術(shù)的性能顯著優(yōu)于常規(guī)Turbo多用戶檢測(cè)技術(shù)。隨
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