【資料名稱】：無線頻選衰落信道下自適應(yīng)處理技術(shù)的研究

【資料作者】：樊凌雁

【資料日期】：20070901

【資料語言】：中文

【資料格式】：PDF

【資料目錄和簡介】：

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，以及Intemet的飛速普及，人們對數(shù)據(jù)通信，尤其是對于
能提供隨時隨地方便聯(lián)系的無線通信的傳輸速率和傳輸質(zhì)量提出了越來越高的要
求。移動電信網(wǎng)從第一代發(fā)展到第三代，計算機無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域用于無線局域網(wǎng)
(WLAN)的WiFi技術(shù)的成熟，以及用于無線城域網(wǎng)(WMAN)最后一公里的WiMAX
技術(shù)的火熱研究，都表明無線通信在近十年以及未來經(jīng)歷了也將一直要經(jīng)歷的飛速
發(fā)展。
眾所周知，無線通信的信道相對復(fù)雜，帶寬限制、傳播損耗、時變特性、噪
聲、干擾、多徑衰落這些信道特點都制約著無線通信達到高的傳輸速率和可靠的通
信性能。在如此惡劣的信道環(huán)境下，需要新一代無線通信技術(shù)來支持通信過程。
本文．乇要研究無線頻選衰落信道下的自適應(yīng)處理技術(shù)。在無線高速傳輸系統(tǒng)
中，頻率選擇性會引起符號問干擾(ISI)，嚴(yán)重的ISI將導(dǎo)致通信無法進行。抵抗ISI
的傳統(tǒng)技術(shù)是均衡技術(shù)，有效自適應(yīng)均衡器的設(shè)計是無線系統(tǒng)接收機中的重要內(nèi)
容。在超高速系統(tǒng)中，自適應(yīng)均衡器接收機非常復(fù)雜。目前認(rèn)為解決信道頻率選擇
性問題的最好的技術(shù)是正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)。在寬帶無線接入領(lǐng)域采用
OFDM技術(shù)是發(fā)展的趨勢，OFDM將成為未來移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在WLAN
和WMAN的空中接口標(biāo)準(zhǔn)IEEE802．1l和IEEES02．16都采用OFDM技術(shù)。
通過研究傳統(tǒng)均衡技術(shù)，針對高速系統(tǒng)，本文提出了一種有效的判決反饋均衡
器(DFE)實現(xiàn)方案。和傳統(tǒng)的DFE相比，提出的DFE考慮了高速信道的稀疏特性，
通過對抽頭系數(shù)的分組和清零來解決這類信道下的噪聲積累問題。在降低均衡器實
現(xiàn)復(fù)雜度的同時，可獲得較好的性能。本文首先分析了傳統(tǒng)DFE的輸出會受抽頭噪
聲積累的影響，這也是提出的DFE可提高系統(tǒng)性能的理論依據(jù)。并通過仿真結(jié)果表
明提出的DFE可以用低的計算復(fù)雜度獲得好的性能，可適用于高速系統(tǒng)，如高清晰
度電視(HDl、廠)和寬帶移動通信。
上海交通大學(xué)申請博士學(xué)位論文
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OFDM結(jié)合多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)是目前的研究重點之重。MIMO技術(shù)是近
年來無線通信技術(shù)上的一個重大突破。它綜合了分集技術(shù)和現(xiàn)代信號處理技術(shù)，可
以得到好的頻譜利用率。它的主要理論基礎(chǔ)是在復(fù)雜的環(huán)境下，多徑信道中不同的
路徑彼此不相關(guān)。MIMO．OFDM具有比單純的OFDM、單純的MIMO更強的抗干擾
能力、更高的系統(tǒng)容量。在無線通信的頻選衰落信道下，MIMO．OFDM可以贏得高
數(shù)據(jù)速率和大系統(tǒng)容量而不必增加額外的功率或者帶寬。而自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)是通過
調(diào)整信號的發(fā)射參數(shù)，如調(diào)制階數(shù)，發(fā)射功率大小，編碼率來自適應(yīng)跟蹤信道的變
化，可用于在固定和無線通信中，來提高傳輸速率和頻譜利用率。WiMAX系統(tǒng)中就
支持自適應(yīng)調(diào)制分配技術(shù)。傳統(tǒng)的自適應(yīng)分配方法是以最大化系統(tǒng)容量為目標(biāo)時，
采用注水法，自適應(yīng)給每個子信道分配功率和比特流。本文考慮實際通信系統(tǒng)的要
求，在通信上層傳輸速率和誤碼率要求一定的情況下，以最小化發(fā)射功率為目標(biāo)，
在發(fā)射端根據(jù)子信道傳輸特性自適應(yīng)給每個空間子信道分配傳輸比特，發(fā)射功率。
這樣既能夠充分滿足用戶對帶寬和服務(wù)質(zhì)量的需求，又能夠最大限度的利用MIMOOFDM
系統(tǒng)的空間復(fù)用增益，獲得了好的頻譜效率，節(jié)省了發(fā)射功率。在分配過程
中，首先采用拉格朗日直接求解的方法，得到各個子信道的分配比特和功率，計算
簡單直接。在求解過程中因分配的比特數(shù)取整會引入誤差，可應(yīng)用直接比較法達到
目標(biāo)傳輸速率。隨后提出自適應(yīng)迭代的實現(xiàn)方法來解決比特取整誤差問題，在求解
的同時，給出了理論證明，提出的算法具有計算復(fù)雜度低的優(yōu)點，并可以小的發(fā)射
功率實現(xiàn)系統(tǒng)的性能要求。
在無線移動通信系統(tǒng)中，手持設(shè)備受體積限制，一般采用單天線，基站設(shè)備采用
多天線，也就是單輸入多輸出(SIMO)或多輸入單輸出(MISO)系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，
智能天線，也就是自適應(yīng)波束形成受到了廣泛的研究。OFDM技術(shù)可以從根本上解
決寬帶無線通信存在的多徑衰落和時延擴展對系統(tǒng)性能的影響，而智能天線技術(shù)被
認(rèn)為是解決同信道干擾(CCI)的重要技術(shù)。當(dāng)系統(tǒng)存在干擾甚至強干擾時，使用智能
天線技術(shù)能夠抑制干擾，降低通信系統(tǒng)誤碼率，提高性能，擴大系統(tǒng)容量。因此，
在寬帶無線通信系統(tǒng)中，可以把OFDM技術(shù)和智能天線技術(shù)結(jié)合起來實現(xiàn)高速可靠
的數(shù)據(jù)傳輸。對于～個智能天線．OFDM系統(tǒng)，其關(guān)鍵技術(shù)是波束形成，也就是接收
端信號的空間處理。這可以分別在時域和頻域處理，即在傅立葉變換(FFT)之前和之
后進行加權(quán)，稱為Pre．FFT波束形成和Post．FFT波束形成。波束形成算法可以基于
不同的準(zhǔn)則進行。本文研究了在兩種波束形成系統(tǒng)中采用最小均方誤差(MMSE)方
摘要
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法，RLS和最小誤比特率(MBER)的方法的系統(tǒng)性能，證明了基于MBER的濾波方法
比MMSE可以得到更低的系統(tǒng)誤碼率。文中首先提出了一種基于MBER準(zhǔn)則的
Post．FFT頻域自適應(yīng)波束形成器，該技術(shù)在波束形成算法中，直接以最小化誤比特
率(BER)為約束優(yōu)化求解權(quán)向量。最終應(yīng)用此算法可以在解決寬帶無線通信同信道干
擾的同時，獲得更好的系統(tǒng)誤碼率性能。與同樣條件下，和使用MMSE準(zhǔn)則的自適
應(yīng)波束形成器相比，能更準(zhǔn)確的跟蹤期望用戶，系統(tǒng)誤碼率也更低。為了降低計算
復(fù)雜度，隨后本文研究了Pre．FFT OFDM系統(tǒng)中的RLS和MBER陣列接收機。自適
應(yīng)RLS波束形成器充分利用OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻信號的，能夠快速收斂，在時變信道
下有較好的性能。最后把MBER優(yōu)化準(zhǔn)則應(yīng)用于提出的利用導(dǎo)頻信號的Pre．FFT
OFDM的系統(tǒng)，在保證收斂性的前提下，獲得了更好的系統(tǒng)BER性能。

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