無線通信系統(tǒng)中空時域信號處理的研究.pdf

1、由于對無線移動通信的要求提高，使得通信系統(tǒng)中的信號處理技術(shù)得到了長足的進步。信號處理的區(qū)域包括頻域、時域和空域。對于不同的無線通信環(huán)境，對接收信號的影響是不一樣的。本論文根據(jù)實際的通信信道環(huán)境的差異，研究了不同的信號優(yōu)化接收處理技術(shù)，對于無線通信系統(tǒng)中的空時域信號處理進行了深入廣泛的研究，從理論研究、復(fù)雜性簡化、硬件實現(xiàn)優(yōu)化等領(lǐng)域都有所涉及。首先研究了無線信道及其電波傳播特性，接著分成四類課題進行了深入的研究，包括空時域自適應(yīng)濾波技術(shù)、

2、非線性信號處理技術(shù)在天線陣列中的應(yīng)用、寬帶自適應(yīng)天線陣列和超寬帶無線通信系統(tǒng)。具體的創(chuàng)新工作包括： 1．在空時域自適應(yīng)濾波技術(shù)方面：(1)提出了適用于無線通信CDMA系統(tǒng)的低復(fù)雜性多級優(yōu)化智能天線接收機，采用了新穎的正交分級優(yōu)化方式，每一級的系統(tǒng)參數(shù)由前一級的系統(tǒng)參數(shù)及輸入信號來決定，估算系統(tǒng)每一級濾波權(quán)值向量的計算量不會隨級數(shù)的增加而增加。每一正交級設(shè)置一個復(fù)加權(quán)系數(shù)，通過MMSE準(zhǔn)則來估算，在各級中獨立進行優(yōu)化。系統(tǒng)級數(shù)多少

3、可由信號環(huán)境來決定，使系統(tǒng)的運行更為靈活。與傳統(tǒng)方法相比，該系統(tǒng)不僅在無線通信環(huán)境下具有良好的性能，而且在有相關(guān)性信號存在的情況下，優(yōu)勢更加明顯，同時還在計算復(fù)雜性方面有較大的改進，這對于實際應(yīng)用具有重要的意義。(2)通過在迭代過程中增加了干擾抑制算法，提出了兩種快速自適應(yīng)盲天線陣列算法，在綜合考慮性能和復(fù)雜性的情況下，新的方法相對于傳統(tǒng)的盲天線陣列算法提供了更優(yōu)越的性能。(3)和上個方法思路相似，在基于波束合成算法的改進版本基礎(chǔ)上，提

4、出了一種快速自適應(yīng)均衡算法。相對于傳統(tǒng)的RLS算法，新的均衡算法能達到相似的性能，但復(fù)雜性卻大大降低。 2．在非線性信號處理方面：(1)基于改進型的SVM算法，我們提出了一種新的非線性自適應(yīng)天線陣列算法。新的算法不僅在天線陣列過載和有相關(guān)性信號存在情況下保持優(yōu)越性能，而且只要求很小的訓(xùn)練樣本個數(shù)。新算法的這些特點使其特別適用于快速衰落信道環(huán)境。新算法的代價函數(shù)是一個帶有全局最小值的凸函數(shù)，可以通過二次規(guī)劃方法解出。相對于傳統(tǒng)的非

5、線性方法，新的方法有效的降低了復(fù)雜性。(2)在一個改進的波束合成算法和LBER算法基礎(chǔ)上，提出了基于最小誤碼率準(zhǔn)則的快速自適應(yīng)波束成型算法(FBER)，相對于傳統(tǒng)的MBER算法具有較低的計算復(fù)雜度和快速的收斂速度，其迭代過程更加穩(wěn)定，而且其最終收斂的權(quán)值更加接近最優(yōu)MBER的解。同時FBER算法能產(chǎn)生一個很好的波束圖，可以直接用于發(fā)射波束，適用于TDD無線通信系統(tǒng)。提出的方法也使得MBER準(zhǔn)則更加適用于實際通信系統(tǒng)。 3．在寬帶

6、自適應(yīng)天線陣列方面：基于頻率不變思想，提出一種適用于寬帶無線通信系統(tǒng)下的，新的寬帶自適應(yīng)天線陣列。能在信號頻帶范圍內(nèi)，保持天線陣列響應(yīng)基本不變。同時通過窗函數(shù)來控制旁瓣的幅度。相對于傳統(tǒng)的寬帶自適應(yīng)天線陣列，具有收斂速度快，復(fù)雜性低的特點。 4．在超寬帶UWB系統(tǒng)處理方面：(1)提出了一種在室內(nèi)通信環(huán)境下，存在窄帶干擾的UWB信號設(shè)計方法，并進行了性能分析。在滿足FCC發(fā)射要求的同時，充分考慮各種通信環(huán)境，如信道響應(yīng)、天線特性、