單載波頻域均衡多天線系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、單載波頻域均衡（Single Carrier-Frequency Domain Equalization，SC-FDE）是一種有效抵抗多徑衰落信道影響的技術(shù)，并且可以克服正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）系統(tǒng)峰均功率比（Peak to Average Power Ratio，PAPR）高的缺陷，因此適用于功率受限設(shè)備的發(fā)送方案。當(dāng)發(fā)射端部署多根天線時(shí)，多天線 S

2、C-FDE系統(tǒng)能進(jìn)一步提升傳輸鏈路的可靠性。但針對(duì)多天線SC-FDE系統(tǒng)在高速移動(dòng)環(huán)境中的應(yīng)用，系統(tǒng)地研究空時(shí)碼設(shè)計(jì)、導(dǎo)頻設(shè)計(jì)、信道估計(jì)方法以及時(shí)頻同步等問(wèn)題的研究較少。
　　本文針對(duì)以空地通信鏈路為代表的高速移動(dòng)通信環(huán)境，針對(duì)短突發(fā)、非連續(xù)傳輸要求，分別研究了收發(fā)端均部署多天線時(shí)的多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）SC-FDE系統(tǒng)的空時(shí)編碼設(shè)計(jì)問(wèn)題、信道估計(jì)問(wèn)題及同步問(wèn)題，重點(diǎn)

3、對(duì)基于頻域均衡的接收機(jī)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、為充分利用低復(fù)雜度 FDE特點(diǎn)的空時(shí)碼設(shè)計(jì)框架、可適應(yīng)高速移動(dòng)信道環(huán)境的導(dǎo)頻及信道估計(jì)方法、穩(wěn)健的時(shí)間同步方法開(kāi)展了相關(guān)研究和仿真。本文的主要內(nèi)容如下所述：
　　第一章概述了 MIMO-SC-FDE技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并對(duì)本文需要研究的高速移動(dòng)通信環(huán)境及各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了描述，并指出本文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排。
　　第二章先闡述了 SC-FDE系統(tǒng)模型，簡(jiǎn)述了迫零(Zero-Forci

4、ng，ZF)均衡和最小均方誤差(Minimum Mean-Square Error，MMSE)均衡技術(shù)的基本原理。本章重點(diǎn)針對(duì)SC-FDE系統(tǒng)殘留碼間干擾問(wèn)題，分析了MMSE-RISIC（Minimum Mean-Square Error-Residual ISI Cancellation）算法的局限性，提出了一種時(shí)頻混合的殘留碼間干擾消除算法。在兩種靜態(tài)信道條件下，利用Matlab仿真驗(yàn)證了其性能，結(jié)果表明本文所提算法的誤碼率性能優(yōu)于

5、MMSE-RISIC算法。面對(duì)短突發(fā)非連續(xù)傳輸需求，針對(duì) SC-FDE系統(tǒng)與多天線空時(shí)編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)問(wèn)題，本章的第二部分比較研究了包括空時(shí)編碼，循環(huán)延時(shí)分集和空頻編碼應(yīng)用于 SC-FDE系統(tǒng)的性能，并分析了三種分集技術(shù)應(yīng)用于 SC-FDE系統(tǒng)時(shí)，接收端的最優(yōu)接收檢測(cè)方法，通過(guò)仿真比較了幾種分集技術(shù)在特定信道下的誤碼性能，指出了不同分集技術(shù)的適用場(chǎng)景。
　　第三章針對(duì) MIMO-SC-FDE的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)與信道估計(jì)，重點(diǎn)研究了 MIMO

6、-SC-FDE系統(tǒng)的不同信道估計(jì)方法。首先，基于對(duì)SC-FDE系統(tǒng)常用幀結(jié)構(gòu)的比較研究，分析對(duì)比了不同設(shè)計(jì)方法的帶寬利用率和結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)。然后，針對(duì)不同的幀結(jié)構(gòu)，本文分別研究三種相應(yīng)的信道估計(jì)方法，包括傳統(tǒng)的頻域信道估計(jì)方法，m序列信道估計(jì)方法，和特殊字信道估計(jì)方法。最后，在靜態(tài)及高速移動(dòng)信道下進(jìn)行的仿真結(jié)果表明：傳統(tǒng)的頻域信道估計(jì)方法不論是在帶寬利用率還是在估計(jì)性能方面都不是很理想；m序列時(shí)域信道估計(jì)方法其忽略了信息序列對(duì)導(dǎo)頻的干擾，而

7、且其性能還依賴于m序列的長(zhǎng)度；特殊字（Unique Word，UW）信道估計(jì)方法主要應(yīng)用于信息序列前后都添加 UW的幀結(jié)構(gòu)，相同信道環(huán)境下，其性能要優(yōu)于前面兩種估計(jì)方法。根據(jù)前述仿真結(jié)果，本文進(jìn)一步對(duì)特殊字信道估計(jì)方法進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)對(duì)導(dǎo)頻序列求平均及設(shè)定閾值的方式，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的誤碼性能。
　　第四章研究了SC-FDE系統(tǒng)的同步技術(shù)，包括符號(hào)定時(shí)同步和載波頻偏估計(jì)。首先概述了基于循環(huán)前綴的非數(shù)據(jù)輔助的定時(shí)同步算法，然后重點(diǎn)分