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、針對未來移動通信系統(tǒng)架構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，無線移動通信已成為通信領(lǐng)域的研究熱點，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。
　　 本文在國家“十五”863 計劃重大課

2、題“新一代蜂窩移動通信系統(tǒng)無線傳輸鏈路技術(shù)研究(2003AA12331005)”和國家自然科學(xué)基金重大項目 “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，針對惡劣的無線移動通信中，多天線多載波環(huán)境下，發(fā)射機只有部分信道狀態(tài)信息時的自適應(yīng)傳輸方案進行了創(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度等方法分析多徑衰落信道的自相似特征，提出利用時間序列理論對信道觀察值在歐式空間進

3、行映射，實驗表明信道估計值序列具有一定的分形相似性。其次針對當(dāng)前高速TDD通信系統(tǒng)中，發(fā)射機通過鏈路反饋方式獲取接收機的信道信息。當(dāng)反饋時延和處理時延較大時反饋或估計獲得的信道衰落將不能和未來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，提出了對應(yīng)的改進方法。該改進方法基于分形理論和擴展自相似過程，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"過期"的信道狀態(tài)信息值的依賴，減少存儲空間需求，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，基于擴展自相似過程的方法和經(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；對于多普勒頻移導(dǎo)致的時變快衰落信道，基于擴展自相似過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。而對于多天線自適應(yīng)OFDM系統(tǒng)，處理方法相對要復(fù)雜得多，我們采用信道等效設(shè)計，定量地分析了多天線系

5、統(tǒng)的平均頻譜效率，并基于擴展自相似過程，提出一種適合多天線系統(tǒng)的改進方法。信道特性實際的非高斯特性，常常導(dǎo)致高斯假設(shè)下的系統(tǒng)性能嚴(yán)重降級。因此，在模型復(fù)雜性和算法結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度、精確度之間有一個選擇的平衡，需要使用更符合信號噪聲特性的實際的統(tǒng)計模型和處理系統(tǒng)。對于復(fù)雜的移動通信信道系統(tǒng)，分別用最大似然法、分位點法、抽樣特征函數(shù)法對多徑衰落的實測時間序列的進行參數(shù)分布估計，來考察信道的穩(wěn)定性質(zhì)，從而揭示出多徑衰落信號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。對慢衰落時變信道，信道頻率響應(yīng)序列可以視為弱偏離高斯過程，基于部分信道狀態(tài)信息的信道估計修正性能與經(jīng)典高斯理論下的性能相差不大。對于快衰落時變信道，其劇烈沖擊過程，必然導(dǎo)致信道響應(yīng)序列的方差趨向無限大，我們提出基于分?jǐn)?shù)低階矩的統(tǒng)計方法能提高系統(tǒng)的廣義信噪比，保持一定的系統(tǒng)平均頻譜效率，韌性也強于傳統(tǒng)的高斯信號處理方法。終端移動速度越快，TDD系統(tǒng)需要增加更多的導(dǎo)頻塊，對時變信道的跟蹤要求就