小波提升理論及其在OFDM中的應(yīng)用研究.pdf

1、小波分析是在傅立葉分析的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但其比傅立葉分析有著許多本質(zhì)性的進(jìn)步，能夠從信號(hào)中提取更多的有用信息，而且它的快速算法為分析和解決實(shí)際問題帶來(lái)極大的方便。小波提升理論或策略(liftingscheme)是Sweldens和Daubechies等學(xué)者于九十年代中期提出的關(guān)于小波構(gòu)造的一種新方法，用來(lái)改進(jìn)某一已有小波，以使其獲得特定的性質(zhì)，其給出了雙正交小波簡(jiǎn)單而有效的構(gòu)造方法。并且，通過(guò)Eucildean算法，所有的傳統(tǒng)小波均可

2、以由提升方法構(gòu)成。本文基于小波及其提升理論提出了一種提高小波函數(shù)消失矩的方法，并給出了利用方程組求解小波提升系數(shù)的簡(jiǎn)單方法。 M帶小波不僅具有小波分析的特點(diǎn)而且可以放大信號(hào)的高頻窄帶部分，具有更好的能量集中性，本文結(jié)合提升理論，提出了利用提升方法構(gòu)造M帶線性小波濾波器組的方法，預(yù)期在多載波調(diào)制系統(tǒng)中具有更好的特性。 OFDM是一種可以應(yīng)用于無(wú)線環(huán)境下的調(diào)制技術(shù)一般采用的是快速付里葉變換(FFT)的原理。能夠提高系統(tǒng)抗衰落

3、和抗同信道干擾的能力，但是技術(shù)存在兩個(gè)問題：其一，當(dāng)信道特性破壞了各載波子信道的正交性時(shí)，系統(tǒng)的性能會(huì)受到很大的影響；其二，對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT變換時(shí)，實(shí)質(zhì)上對(duì)信號(hào)有一個(gè)符號(hào)周期(Ts)長(zhǎng)的截?cái)噙^(guò)程，這一截?cái)噙^(guò)程相當(dāng)于信號(hào)與一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為TS的矩形脈沖相乘，而具有sinc函數(shù)形的頻譜，前后兩數(shù)據(jù)幀有較大的頻譜重疊，在信道畸變(如相位失真)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的碼間干擾(ISI)和各子信道之間的串?dāng)_(ICI)。人們通過(guò)插入保護(hù)間隔及循環(huán)前綴后，可以基本消

4、除符號(hào)間的干擾(ISI)及子帶間的中串?dāng)_，但也會(huì)同時(shí)帶來(lái)功率和信息速度的損失，因而要探索一種新的方法來(lái)改進(jìn)現(xiàn)在的基于FFT的OFDM系統(tǒng)的性能。Wornell和Oppenheim提出了基于小波調(diào)制的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)想，H．Nikookar提出了將小波應(yīng)用于多載波通信的構(gòu)想，本實(shí)驗(yàn)室也相繼提出離散小波OFDM調(diào)制及小波提升OFDM調(diào)制等，這些調(diào)制方式，在不同方向，對(duì)基于FFT的OFDM缺點(diǎn)有了一定改進(jìn)。但是由于傳統(tǒng)小波分析的局限性的原

5、因，性能不是很理想。本文基于M帶小波及其提升理論相繼提出了M帶小波提升多載波系統(tǒng)(LWMT-OFDM)和小波提升MC-CDMA系統(tǒng)，在此類多載波系統(tǒng)中不需加保護(hù)間隔，系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，且數(shù)據(jù)速率更高。本論文的組織結(jié)構(gòu)如下：第一章是緒論，對(duì)研究背景及相關(guān)技術(shù)背景作出了一個(gè)概述。第二章是對(duì)小波變換與多速率濾波器組進(jìn)行研究，以小波理論在通信中的應(yīng)用為線索，對(duì)其基本理論、基本性質(zhì)及其與多速率濾波器組的關(guān)系進(jìn)行研究，包括連續(xù)和離散小波變換、小波包變換，

6、完全重構(gòu)濾波器組，離散小波變換與多速率濾波器組的關(guān)系等。第三章以小波的提升策略(理論)為研究重點(diǎn)，總結(jié)歸納了一套完整的提升理論，并結(jié)合濾波器的提升結(jié)構(gòu)，構(gòu)造新的小波，為以后其在多載波中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。第四章主要研究M帶小波原理及其提升結(jié)構(gòu)，從基本原理出發(fā)，對(duì)M帶小波進(jìn)行詳細(xì)的理論研究，結(jié)合正則性等特性，給出正則M帶尺度濾波器的公式，提出M帶小波的構(gòu)造方式，并利用M帶濾波器組及提升結(jié)構(gòu)給出M帶小波的提升結(jié)構(gòu)，最后利用提升來(lái)構(gòu)造M帶正交小波