本文關(guān)鍵詞：無(wú)線通信系統(tǒng)中導(dǎo)頻污染消除和峰均比抑制方法研究　出處：《大連理工大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：可用頻譜資源的日益緊張和使用成本的急劇增加,迫使當(dāng)前和未來(lái)的無(wú)線通信系統(tǒng)必須對(duì)頻譜利用率進(jìn)行優(yōu)化,以滿足無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)。近年來(lái),人們開(kāi)發(fā)了一些頻譜利用率較高的無(wú)線通信技術(shù),其中包括大規(guī)模多輸入多輸出(M-MIMO)系統(tǒng)和多載波傳輸技術(shù)。與傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)不同的是,M-MIMO系統(tǒng)在每個(gè)基站配備了大量的天線,提供了有利的傳輸條件,具有傳輸速率高、連接可靠性好、覆蓋區(qū)域廣等優(yōu)點(diǎn)。但是,由于在相鄰小區(qū)中使用非正交的導(dǎo)頻序列而引起導(dǎo)頻干擾,導(dǎo)致信道估計(jì)不準(zhǔn)確,從而影響M-MIMO系統(tǒng)的性能。多載波傳輸技術(shù)比單載波傳輸技術(shù)有明顯優(yōu)勢(shì),包括傳輸速率高、具有頻率分集能力、多徑衰落信道中碼間干擾小,已應(yīng)用于多種電信標(biāo)準(zhǔn)中,包括ADSL、DAB和WLAN等。但是,多載波傳輸技術(shù)具有較高的峰均比(PAPR),這會(huì)產(chǎn)生帶內(nèi)失真,增大系統(tǒng)的誤碼率,也會(huì)產(chǎn)生帶外輻射,對(duì)相鄰頻帶形成干擾。本文針對(duì)M-MIMO系統(tǒng)和多載波CDMA傳輸,深入研究了消除導(dǎo)頻污染和降低峰均比的方法,主要?jiǎng)?chuàng)新工作如下:(1)導(dǎo)頻污染會(huì)造成小區(qū)間干擾,進(jìn)而導(dǎo)致時(shí)分復(fù)用(TDD)M-MIMO系統(tǒng)的信道狀態(tài)信息(CSI)估計(jì)不準(zhǔn)。為此,本文針對(duì)多小區(qū)TDD M-MIMO系統(tǒng),提出了一種導(dǎo)頻污染消除方案。該方案用Zadoff-Chu序列作為上行鏈路導(dǎo)頻序列,并在每個(gè)基站實(shí)現(xiàn)不同的正交可變擴(kuò)頻因子(OVSF)碼組。然后,每個(gè)基站的Zadoff-Chu序列碼組與該基站的OVSF碼組逐元素相乘,以保證相鄰小區(qū)間Zadoff-Chu序列碼組之間正交。最后,移動(dòng)站從給定碼組中隨機(jī)地選擇一個(gè)與OVSF相乘后的Zadoff-Chu序列,并在相干區(qū)間開(kāi)始時(shí)刻在隨機(jī)接入信道上發(fā)送。該方案可以使信道狀態(tài)信息不受污染和下行鏈路傳輸不受干擾,獲得顯著的下行鏈路和速率增益,且不要求信道的二階統(tǒng)計(jì)量,也不增加額外的訓(xùn)練開(kāi)銷。(2)在多小區(qū)TDD M-MIMO系統(tǒng)中,導(dǎo)頻序列在不同小區(qū)的重用會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)頻污染問(wèn)題,從而影響前向和后向鏈路的信道估計(jì)。為了在實(shí)際的多小區(qū)環(huán)境下有效地設(shè)計(jì)TDD M-MIMO系統(tǒng),有必要評(píng)估該系統(tǒng)的速率性能。為此,本文對(duì)采用線性預(yù)編碼的多小區(qū)TDD M-MIMO前向鏈路系統(tǒng)進(jìn)行了性能評(píng)估。首先用最小二乘估計(jì)器對(duì)前向鏈路和反向鏈路進(jìn)行信道估計(jì);然后,分別對(duì)具有匹配濾波預(yù)編碼器與迫零預(yù)編碼器的多小區(qū)TDD M-MIMO系統(tǒng),推導(dǎo)了其前向鏈路總和速率的閉式表達(dá)式,并據(jù)此還得到一些有用的推論。最后,在不同前向鏈路傳輸信噪比、基站天線數(shù)、小區(qū)大小、幀長(zhǎng)、反向鏈路導(dǎo)頻信噪比和導(dǎo)頻長(zhǎng)度條件下,對(duì)具有匹配濾波預(yù)編碼器與迫零預(yù)編碼器的多小區(qū)TDD M-MIMO系統(tǒng)前向鏈路總和速率性能進(jìn)行了仿真比較。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用匹配濾波預(yù)編碼器的多小區(qū)TDD M-MIMO系統(tǒng)具有更好的總和速率性能。(3)多載波傳輸,其中包含多載波碼分多址(MC-CDMA),通常具有較高的峰均比(PAPR),這會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的非線性失真,使系統(tǒng)性能下降。為降低多載波CDMA系統(tǒng)中的峰均比,本文提出一種基于誤差控制編碼的選擇性映射方法。該方法先向原始數(shù)據(jù)序列添加PAPR控制比特?cái)?shù)據(jù),生成若干不同的候選數(shù)據(jù)序列,它們與原始數(shù)據(jù)序列含有相同的信息。然后,進(jìn)行交織處理和誤差控制編碼。在該方案中,利用卷積碼、循環(huán)碼、Golay碼、漢明碼和低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)來(lái)進(jìn)行誤差控制編碼,以便在接收端對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差檢測(cè)和校驗(yàn)。本文方法能夠有效地降低峰均比和功耗,且不用傳輸邊帶信息。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN92

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本文編號(hào)：1312218