協(xié)作通信中的分集接收技術(shù)研究.pdf

1、空間分集技術(shù)由于其具有良好的抗衰落性能，近年來在無線通信領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。在早期研究中，空間分集增益需要在發(fā)射端和接收端安裝多個天線來實現(xiàn)，即通過多輸入多輸出系統(tǒng)來獲得。然而在實際的收發(fā)信機(jī)中，尤其是在移動通信的小型手持終端中，通常受到體積、功率以及電磁干擾等因素的限制，很難安裝多個天線。
　　協(xié)作通信系統(tǒng)不需要在終端安裝多個天線即可獲取空間分集增益，它起源于中繼通信，其基本思想是通過多用戶之間共享天線和其他網(wǎng)絡(luò)資源的形式構(gòu)成

2、一個虛擬的多天線陣列，并通過分布式處理產(chǎn)生協(xié)作來獲得空間分集增益。該技術(shù)一經(jīng)提出，就吸引了世界各國學(xué)者的關(guān)注，各種不同的協(xié)作傳輸協(xié)議或機(jī)制紛紛出現(xiàn)，傳統(tǒng)的端到端通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)也逐步演進(jìn)到協(xié)作通信系統(tǒng)中。目前，協(xié)作通信技術(shù)已成為無線通信熱點的研究領(lǐng)域之一。本文研究協(xié)作通信系統(tǒng)的分集接收技術(shù)，分別對擴(kuò)頻和非擴(kuò)頻環(huán)境下的分集接收問題做了細(xì)致的研究。論文的創(chuàng)新性成果如下:
　　1.本文在大延遲萊斯衰落信道條件下，研究兩中繼異步協(xié)作通

3、信系統(tǒng)的空時2D-RAKE算法，提出了基于干擾抵消技術(shù)的空時2D-RAKE技術(shù)。首先，通過傳統(tǒng)的空時2D-RAKE接收機(jī)估計出發(fā)送信息，再利用判決結(jié)果重構(gòu)發(fā)射信號的多徑分量并抵消，獲得接收信號中的直達(dá)路徑(Line Of Sight，LOS)分量。最后對各個中繼的LOS分量進(jìn)行空間合并獲得空間分集增益。所提算法從判決反饋到空間合并的處理過程可通過循環(huán)的方式進(jìn)行，該算法可有效消除接收信號中的符號間干擾（Inter-Symbol Inter

4、ference，ISI），適用于異步協(xié)作通信系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明所提的算法可消除接收信號中的ISI，降低原系統(tǒng)存在的誤碼率“平臺”效應(yīng)，顯著提高傳統(tǒng)空時2D-RAKE接收機(jī)的性能，使得空時2D-RAKE接收機(jī)在協(xié)作通信中成為可應(yīng)用的技術(shù)。
　　2.干擾抵消過程在消除ISI的同時，也消除了可提供多徑分集增益的多徑分量。針對這個問題，作者考慮通過獲取多徑分量的分集增益來進(jìn)一步改善檢測性能，提出了全分集空時2D-RAKE接收技術(shù)。首先，利

5、用傳統(tǒng)的空時2D-RAKE接收機(jī)估計發(fā)送信號，再利用初始判決估計的結(jié)果與信道狀態(tài)信息重新構(gòu)造出經(jīng)過各中繼轉(zhuǎn)發(fā)的發(fā)射信號的路徑分量，采用并行干擾抵消技術(shù)消除通過信道其他各條路徑的信號，只保留接收信號中通過該多徑支路的信號分量。然后，對應(yīng)于通過多徑信道的每條路徑的多徑信號采取同樣的處理方式獲得多徑分量。最后，我們將已經(jīng)從接收信號中分離出來的各多徑分量分別先利用最大比合并準(zhǔn)則完成空間合并處理，繼而再將各空間合并的結(jié)果進(jìn)一步按照最大比合并的準(zhǔn)則

6、進(jìn)行多徑分量合并，最終進(jìn)行解調(diào)判決。新算法從判決反饋到空間分集合并與多徑分集合并的處理過程可通過循環(huán)迭代的方式進(jìn)行，即“干擾抵消-分集合并”的迭代結(jié)構(gòu)。所提算法可通過空間合并算法獲取中繼節(jié)點提供的空間分集增益，而基于最大比合并準(zhǔn)則的多徑合并過程又會帶來多徑分集增益，因此是一種全分集接收機(jī)。此外，本文所提算法在接收機(jī)即可完成，發(fā)射機(jī)以及所有的中繼節(jié)點的工作原理結(jié)構(gòu)都不需要進(jìn)行任何調(diào)整，因此該算法具有良好的系統(tǒng)兼容性。
　　3.由于空

7、時2D-RAKE只能在擴(kuò)頻系統(tǒng)中應(yīng)用，應(yīng)用場合受到限制，對于非擴(kuò)頻協(xié)作系統(tǒng)，空時2D-RAKE技術(shù)不能直接應(yīng)用。針對這個問題，第五章研究采用單載波傳輸?shù)姆旨邮占夹g(shù)。從干擾抵消的角度:提出了利用STBC聯(lián)合單載波頻域均衡（Single Carrier Frequency Domain Equalization，SC-FDE）技術(shù)檢測發(fā)送信號，將檢測結(jié)果結(jié)合信道沖激響應(yīng)重構(gòu)各條路徑的多徑信號并從接收信號中抵消，獲得接收信號中的直射路徑分量

8、，然后，對各中繼的LOS分量按照MRC準(zhǔn)則進(jìn)行空間合并，對合并結(jié)果進(jìn)行判決就可得到發(fā)送信號，該接收技術(shù)可消除多徑衰落的干擾，獲得中繼間的協(xié)作分集增益。從多徑與中繼兩維分集合并的角度:與空時2D-RAKE中的全分集類似，進(jìn)一步提出通過分解接收信號，獲取其中每個多徑信號分量，然后按照最大比合并的準(zhǔn)則依次進(jìn)行空間、多徑合并處理，得到兩維的分集增益，系統(tǒng)的傳輸性能可進(jìn)一步提高。由于初始檢測的誤差對于該算法影響是很明顯的，最后作者還提出了改進(jìn)型全