TDD系統(tǒng)中部分信道狀態(tài)下廣義高斯理論的應(yīng)用研究.pdf

1、針對(duì)未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)架構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，無(wú)線移動(dòng)通信已成為通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，包括能有效克服多徑效應(yīng)，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的正交頻分復(fù)用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)；以及能顯著提高系統(tǒng)容量或有效改善系統(tǒng)性能的多輸入天線、多輸出天線(MIMO，Multiple Input Multiple Output)技術(shù)等。
　　 本文在國(guó)家“十五”863 計(jì)劃重大課

2、題“新一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線傳輸鏈路技術(shù)研究(2003AA12331005)”和國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目 “基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的空中接口自適應(yīng)技術(shù)研究(60496315)”的資助下，針對(duì)惡劣的無(wú)線移動(dòng)通信中，多天線多載波環(huán)境下，發(fā)射機(jī)只有部分信道狀態(tài)信息時(shí)的自適應(yīng)傳輸方案進(jìn)行了創(chuàng)新研究。首先研究多徑衰落信道的信道脈沖響應(yīng)模型，利用分形幾何和分形測(cè)度等方法分析多徑衰落信道的自相似特征，提出利用時(shí)間序列理論對(duì)信道觀察值在歐式空間進(jìn)

3、行映射，實(shí)驗(yàn)表明信道估計(jì)值序列具有一定的分形相似性。其次針對(duì)當(dāng)前高速TDD通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)通過(guò)鏈路反饋方式獲取接收機(jī)的信道信息。當(dāng)反饋時(shí)延和處理時(shí)延較大時(shí)反饋或估計(jì)獲得的信道衰落將不能和未來(lái)的信道衰落有很好的匹配，導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化。
　　 本研究在發(fā)射機(jī)端只有不完全信道狀態(tài)信息下，基于Jakes模型和自相關(guān)理論，利用MMSE 準(zhǔn)則，提出了對(duì)應(yīng)的改進(jìn)方法。該改進(jìn)方法基于分形理論和擴(kuò)展自相似過(guò)程，不僅能夠有效的提高系統(tǒng)平均頻譜效率

4、，而且能有效的減少對(duì)"過(guò)期"的信道狀態(tài)信息值的依賴(lài)，減少存儲(chǔ)空間需求，明顯減少系統(tǒng)復(fù)雜度；在單天線自適應(yīng)OFDM系統(tǒng)中，當(dāng)信道變化不劇烈時(shí)，基于擴(kuò)展自相似過(guò)程的方法和經(jīng)典的基于自相關(guān)方法性能區(qū)別不大，都能逼近理想信道容量極限；對(duì)于多普勒頻移導(dǎo)致的時(shí)變快衰落信道，基于擴(kuò)展自相似過(guò)程的方法能很好的擬合和跟蹤信道變化，維持較高的系統(tǒng)平均頻譜效率。而對(duì)于多天線自適應(yīng)OFDM系統(tǒng)，處理方法相對(duì)要復(fù)雜得多，我們采用信道等效設(shè)計(jì)，定量地分析了多天線系

5、統(tǒng)的平均頻譜效率，并基于擴(kuò)展自相似過(guò)程，提出一種適合多天線系統(tǒng)的改進(jìn)方法。信道特性實(shí)際的非高斯特性，常常導(dǎo)致高斯假設(shè)下的系統(tǒng)性能?chē)?yán)重降級(jí)。因此，在模型復(fù)雜性和算法結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度、精確度之間有一個(gè)選擇的平衡，需要使用更符合信號(hào)噪聲特性的實(shí)際的統(tǒng)計(jì)模型和處理系統(tǒng)。對(duì)于復(fù)雜的移動(dòng)通信信道系統(tǒng)，分別用最大似然法、分位點(diǎn)法、抽樣特征函數(shù)法對(duì)多徑衰落的實(shí)測(cè)時(shí)間序列的進(jìn)行參數(shù)分布估計(jì)，來(lái)考察信道的穩(wěn)定性質(zhì)，從而揭示出多徑衰落信號(hào)和廣義高斯分布的內(nèi)在聯(lián)系

6、，因此，廣義高斯分布可以更好的擬合信道響應(yīng)序列。對(duì)慢衰落時(shí)變信道，信道頻率響應(yīng)序列可以視為弱偏離高斯過(guò)程，基于部分信道狀態(tài)信息的信道估計(jì)修正性能與經(jīng)典高斯理論下的性能相差不大。對(duì)于快衰落時(shí)變信道，其劇烈沖擊過(guò)程，必然導(dǎo)致信道響應(yīng)序列的方差趨向無(wú)限大，我們提出基于分?jǐn)?shù)低階矩的統(tǒng)計(jì)方法能提高系統(tǒng)的廣義信噪比，保持一定的系統(tǒng)平均頻譜效率，韌性也強(qiáng)于傳統(tǒng)的高斯信號(hào)處理方法。終端移動(dòng)速度越快，TDD系統(tǒng)需要增加更多的導(dǎo)頻塊，對(duì)時(shí)變信道的跟蹤要求就