空時(shí)分組碼系統(tǒng)的優(yōu)化傳輸與多用戶檢測技術(shù)研究.pdf

1、高速寬帶的無線通信應(yīng)用需求對高效利用有限的無線頻譜資源提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。作為未來無線通信系統(tǒng)空中接口技術(shù)的核心組成部分，配置多個(gè)發(fā)射天線與接收天線的MIMO技術(shù)和空時(shí)編碼技術(shù)受到越來越多的重視?？諘r(shí)分組碼以其優(yōu)良的分集性能和簡潔的實(shí)現(xiàn)方式，在各種MIMO和空時(shí)編碼技術(shù)中脫穎而出，成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。本文從采用空時(shí)分組碼的系統(tǒng)著手，重點(diǎn)研究了空時(shí)分組碼系統(tǒng)的優(yōu)化傳輸設(shè)計(jì)以及基于群粒算法、遺傳算法和徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)的多用戶檢測方案。

2、首先，本文針對采用空時(shí)分組碼的ST-OFDM系統(tǒng)，提出了一種基于信道統(tǒng)計(jì)相關(guān)信息反饋的時(shí)域多維發(fā)射波束形成技術(shù)?，F(xiàn)有空時(shí)分組碼系統(tǒng)的MIMO波束形成和預(yù)編碼技術(shù)主要針對的是工作于平坦衰落信道下單載波系統(tǒng)。當(dāng)工作于頻率選擇性信道下時(shí)，現(xiàn)有的空時(shí)分組碼系統(tǒng)MIMO波束形成和預(yù)編碼處理的性能急劇下降。本文所提的ST-OFDM系統(tǒng)時(shí)域多維發(fā)射波束形成技術(shù)可以有效地工作于頻率選擇性信道。作者定量分析了所提方案在計(jì)算復(fù)雜度的優(yōu)勢，全面比較了所提方案

3、與現(xiàn)有方案的性能優(yōu)劣，有助于將現(xiàn)有的各種單載波空時(shí)分組碼優(yōu)化傳輸技術(shù)推廣到多載波通信系統(tǒng)。特別地，作者闡明了空間分集度與波束維數(shù)的關(guān)系，對Zhou和Giannakis的研究成果作了有益的補(bǔ)充。 然后，本文針對采用空時(shí)分組碼的SF-OFDM系統(tǒng)，提出了基于盲轉(zhuǎn)向的接收波束形成技術(shù)。通過對不同波達(dá)角的期望信號和干擾信號形成波束，該技術(shù)不僅能有效地抑制共信道干擾，而且能利用不同波達(dá)角信號間的相對延遲增強(qiáng)系統(tǒng)性能。 接著，本文針

4、對采用多天線分集接收的空時(shí)分組碼系統(tǒng)，提出了一種基于群粒算法的多用戶檢測方案。不同于常規(guī)空時(shí)分組碼多天線分集接收時(shí)的線性合并方案，本方案提出了虛擬Pareto前端的概念，并結(jié)合多天線分集接收檢測這一特定的多目標(biāo)優(yōu)化問題，使粒子按照Pareto優(yōu)化準(zhǔn)則進(jìn)行速度和位置更新，獨(dú)立利用了不同天線分支信號攜帶的有用信息，并在分集接收的空時(shí)分組碼系統(tǒng)多用戶檢測中取得了優(yōu)異性能。特別地，本文所提出的多目標(biāo)群粒算法與傳統(tǒng)的多目標(biāo)群粒算法大相徑庭，不僅在

5、空時(shí)分組碼系統(tǒng)多用戶檢測的性能上優(yōu)于常規(guī)群粒算法和多目標(biāo)遺傳算法，對其它科研領(lǐng)域的多目標(biāo)優(yōu)化問題也有一定的參考意義。 隨后，本文針對采用多天線分集接收的空時(shí)分組碼系統(tǒng)，研究了基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化的多用戶檢測方案。作者分析了Yen和Hanzo所提出的基于Pareto前端的個(gè)體選擇機(jī)制的不足，提出了一種改進(jìn)的個(gè)體選擇機(jī)制。本文所提方案在進(jìn)行個(gè)體選擇時(shí)，既按照Pareto準(zhǔn)則進(jìn)行優(yōu)化以充分利用不同天線分支信號攜帶的有用信息，又舍棄

6、了Pareto前端上冗余的次優(yōu)化個(gè)體，大大增加了最優(yōu)化個(gè)體獲得進(jìn)化的概率。與Yen和Hanzo的方案相比，本文所提方案獲得了增強(qiáng)的多用戶檢測性能，避免了繁瑣的非受支配地位狀態(tài)的判別，降低了計(jì)算復(fù)雜度。 最后，本文針對使用多天線分集接收的空時(shí)分組碼系統(tǒng)，提出了基于徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)的多用戶檢測方案，通過在空域和時(shí)域聯(lián)合形成徑向基函數(shù)的神經(jīng)元中心，利用基于徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)的非線性逼近能力獲得良好的檢測性能。特別地，為了減少計(jì)算量，所提方案