單載波頻分多址蜂窩系統(tǒng)的多用戶檢測(cè)技術(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、單載波頻分多址接入(Single Carrier Frequency Division Multiple Access,SC-FDMA)系統(tǒng)由于具有較低的峰均功率比特性,已被選為3GPP LTE標(biāo)準(zhǔn)的上行無線傳輸技術(shù),若結(jié)合基于多天線的多入多出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術(shù),比如基于空分多址(Space Division Multiple Access,SDMA)的多用戶MIMO,可進(jìn)一步

2、提高系統(tǒng)容量。多用戶MIMO SC-FDMA系統(tǒng)的信號(hào)設(shè)計(jì)與信號(hào)檢測(cè)是目前研究的熱點(diǎn)問題,尤其當(dāng)上行多用戶構(gòu)成虛擬MIMO結(jié)構(gòu)時(shí),基站接收機(jī)的多用戶檢測(cè)方法是影響鏈路性能與系統(tǒng)容量的關(guān)鍵。本篇論文主要研究了蜂窩小區(qū)系統(tǒng)中多用戶MIMO系統(tǒng)的頻域多用戶檢測(cè)問題,區(qū)別于已有研究,本文提出了結(jié)合虛擬MIMO配對(duì)準(zhǔn)則的多用戶檢測(cè)算法,并提出了用戶發(fā)射端采用多天線時(shí)的接收檢測(cè)方法,最后,利用Matlab軟件的M語言與Simulink進(jìn)行了全面的計(jì)

3、算機(jī)仿真,驗(yàn)證了所提出檢測(cè)算法的性能。以下是本文的內(nèi)容概述。
  本文的第一章簡(jiǎn)介了MIMO SC-FDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)背景和發(fā)展趨勢(shì),概述了論文的主體內(nèi)容框架。
  由于配對(duì)技術(shù)會(huì)影響上行虛擬MIMO的系統(tǒng)性能,第二章首先討論了LTE上行系統(tǒng)的幾種經(jīng)典配對(duì)準(zhǔn)則,然后研究了多用戶MIMO SC-FDMA系統(tǒng)的頻域均衡算法,包括傳統(tǒng)的線性均衡(Frequency Domain Linear Equalization,F(xiàn)D-L

4、E),判決反饋均衡(Decision Feedback Equalization,DFE),串行干擾抵消(Success Interference Cancellation,SIC)算法和Turbo均衡。最后選擇了兩種經(jīng)典的檢測(cè)算法作為后續(xù)論文的研究對(duì)象,即線性的MMSE檢測(cè)和非線性的SIC檢測(cè),并同時(shí)考慮與配對(duì)準(zhǔn)則的結(jié)合問題。進(jìn)一步,對(duì)該系統(tǒng)在不同蜂窩環(huán)境及衰落信道中進(jìn)行了全面的計(jì)算機(jī)仿真。在郊區(qū)宏小區(qū)信道環(huán)境下,接收機(jī)已知信道參數(shù)的

5、誤碼率(Bit Error Rate,BER)仿真結(jié)果表明,迭代的檢測(cè)算法比傳統(tǒng)的頻域線性均衡有更優(yōu)的性能,在有信道編碼的情況下有1dB至5dB的性能增益,而Turbo均衡具有最優(yōu)的檢測(cè)性能,因?yàn)榈臋z測(cè)過程將每次解調(diào)出的外信息作為反饋信息輸入下一次的迭代檢測(cè),雖然增加了處理復(fù)雜度,但能更好地降低碼間干擾、多流干擾以及噪聲干擾。
  在LTE-Advanced的Release10方案中,將考慮最多可以支持4根發(fā)射天線的移動(dòng)終端,

6、從而可采用空間復(fù)用(Spatial Multiplexing,SM)和空時(shí)編碼(Space-Time Block Code,STBC)以提高上行峰值數(shù)據(jù)速率。因此,本文的第三章將第二章的內(nèi)容進(jìn)行了擴(kuò)展,研究了用戶終端采用多天線發(fā)射的多用戶MIMO系統(tǒng),提出了適用于多用戶MIMO SC-FDMA系統(tǒng)的一種基于符號(hào)塊的空時(shí)分組碼和分層空時(shí)碼結(jié)構(gòu)。之后我們將傳統(tǒng)的配對(duì)準(zhǔn)則引入上述的多用戶MIMO系統(tǒng)中,并且提出了一種改進(jìn)的配對(duì)算法。由于多用戶

7、采用多天線的發(fā)送方案會(huì)增大接收機(jī)檢測(cè)算法的復(fù)雜度,這里只針對(duì)線性MMSE檢測(cè)和非線性的SIC檢測(cè)算法,進(jìn)行了未編碼鏈路級(jí)的計(jì)算機(jī)仿真,仿真結(jié)果表明使用SIC檢測(cè)的性能要優(yōu)于傳統(tǒng)的線性MMSE接收機(jī)性能,而復(fù)雜度更高的檢測(cè)算法將作為后續(xù)研究?jī)?nèi)容。
  第四章將系統(tǒng)模型從單小區(qū)擴(kuò)展為多小區(qū),并在LTE-Advanced上行多點(diǎn)協(xié)同(Coordinated Multiple Point,CoMP)接收模型中繼續(xù)討論上行頻域多用戶檢測(cè)問題

8、。這里,基于CoMP的多基站聯(lián)合接收及多用戶聯(lián)合檢測(cè)技術(shù),可更有效地降低小區(qū)間干擾,并提高小區(qū)容量。為了保證小區(qū)邊緣用戶的公平性,本文提出了一種基于比例公平(Proportional fairness,PF)的調(diào)度算法。仿真結(jié)果表明,上行系統(tǒng)采用CoMP技術(shù)可以有效地提高系統(tǒng)的吞吐量,并減少了小區(qū)邊緣用戶的小區(qū)間干擾(Inter-cell Interference,ICI)。由于同頻干擾(Co-Channel interference,

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