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OFDM-CDMA系统下行信道性能研究

作　者: 张骏凌
导　师: 朱维乐
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: OFDM/COFDM系统 MC-CDMA系统 下行信道 符号同步 信道估计 窄带干扰抑制 PAPR
分类号: TN929.533
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
下　载: 595次
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内容摘要


地面信道具有严重的频率选择性和时间选择性衰落，导致传统单载波加时域均衡器的通信体制在用于高速通信时（例如：码率大于2Mb/s的全移动通信）遇到严重的困难。OFDM技术能较好地对抗信道频率选择性衰落且有较高的频谱利用率，因此目前正受到广泛的重视。目前，OFDM技术已成功的用于数字音频广播、地面数字电视广播、IEEE 802.11a/g标准、HIPERLAN2标准和ADSL系统（DMT调制）中，同时也在后3G/4G通信系统中占有重要的地位。本论文主要研究MC-CDMA混和系统（OFDM-CDMA混和系统中一个重要分支）的下行信道性能，主要的创新性研究工作为：1. MC-CDMA蜂窝系统下行信道性能。在本专题中，我们首先讨论了MC-CDMA同信道干扰的特殊表现形式；随后，我们提出了一种新的同信道干扰抑制方法，计算机仿真证明这种同信道干扰抑制方法能提高MC-CDMA蜂窝系统下行信道容量15％。2. OFDM系统快速符号同步。在本专题中，我们创新地在OFDM时域信号中叠加低功率二进制最大长度序列，在接收机中，在时域直接对这个已知序列作相关检测获得OFDM符号同步。这个算法不需要在FFT后运行，且可以和载波、采样定时同步分开进行，因此同步速度较快；同时，由于在发射端加入的是二进制序列，因此在接收端同步算法可以大大简化，提高了同步速度。加入的最大长度序列只需要消耗发射机约3％的功率，对系统净码率没有影响。值得指出的是，这个算法在瑞利衰落信道中也能保持较好性能，同时还可以和GIB算法融合，在瑞利衰落信道中取得更好的同步性能。3. OFDM/MC-CDMA系统信道响应估计。在本专题中，我们研究了载波频偏对连续OFDM符号的影响。通过理论分析我们证明：载波频偏在连续OFDM符号中导致线性相位旋转。以此为基础，我们针对使用块状导频分布的OFDM/MC-CDMA系统提出了一种新的信道内插方法：线性相位内插算法。理论分析和计算机仿真都证明线性相位内插算法比线性内插算法的性能有较大提高。4. MC-CDMA系统窄带干扰。传统的门限剔出器在MC-CDMA系统中针对单音干扰有很好的性能。然而，由于OFDM系统特有的“泄漏”效应，使多数单音干扰变成大动态、多单音干扰，门限剔出器在这种情况下性能下降较大。针对这种情况，我们将变换域自适应滤波器用于MC-CDMA系统中，较好的抑制了大动态、多单音干扰。计算机仿真证明，这种算法在MC-CDMA系统中能很好地抑制大动态、多单音干扰。降低OFDM系统的峰－平功率比。峰－平功率比高一直是OFDM系统的一个大问题。峰－平功率比高直接导致发射机功率放大器效率降低、带内信号失真、带外噪声基底抬高等问题。在本专题中，我们提出来一种降低OFDM系统的峰－平功率比的新思路：时域约束算法降低<WP=6>5. OFDM系统峰－平功率比。目前，国内对OFDM系统和OFDM-CDMA混和系统的研究正在展开，本论文对OFDM系统和MC-CDMA系统中上述问题的研究和讨论为OFDM系统和OFDM-CDMA混和系统的发展提供了新技术和新思路。

全文目录


第1章 绪论  12-15
  1．1 论文选题依据和主要研究工作  12-13
  1．2 论文组织结构  13-15
第2章 OFDM/COFDM系统和OFDM-CDMA混和系统  15-27
  2．1 OFDM/COFDM系统的发展和现状  15-19
    2．1．1 OFDM/COFDM系统的发展  15-17
    2．1．2 OFDM/COFDM系统结构  17-19
  2．2 OFDM调制解调技术在通信系统中的应用  19-20
  2．3 OFDM-CDMA系统的发展和现状  20-24
    2．3．1 MC-CDMA系统  20-22
    2．3．2 MULTICARRIERDS-CDMA系统  22
    2．3．3 MT-CDMA系统  22-24
    2．3．4 三种OFDM-CDMA系统特性比较  24
  2．4 OFDM系统中的关键技术  24-26
    2．4．1 峰－平功率比  25
    2．4．2 同步  25-26
    2．4．3 自适应调制  26
  2．5 小结  26-27
第3章 无线信道模型和计算机仿真方法  27-40
  3．1 无线信号传播简介  27
  3．2 大范围传播模型  27-29
    3．2．1 自由空间传播模型  27-28
    3．2．2 实际无线信道中的路径损耗模型  28-29
  3．3 小范围传播模型  29-38
    3．3．1 影响小范围信号衰落的主要因素  29-30
    3．3．2 多径信道和信道相干带宽  30-32
    3．3．3 多普勒扩展和信道相干时间  32-33
    3．3．4 信道衰落分类  33-34
      3．3．4．1 多径时延扩展产生的衰落  33
      3．3．4．2 多普勒扩展引起的衰落  33-34
    3．3．5 瑞利（RAYLEIGH）分布和莱斯（RICEAN）分布  34
    3．3．6 多径衰落信道统计模型  34-35
    3．3．7 多径衰落信道的计算机仿真  35-38
      3．3．7．1 正弦波求和方法  35
      3．3．7．2 滤波法  35-36
      3．3．7．3 信道模型到信道模型的转换  36-38
  3．4 运动情形下的时－空衰落  38
  3．5 小结  38-40
第4章 MC-CDMA蜂窝系统下行信道同信道干扰和容量  40-57
  4．1 蜂窝小区布置  41-42
  4．2 MC-CDMA蜂窝系统下行信道中的同信道干扰  42-50
    4．2．1 同信道干扰解析表达式  44-47
    4．2．2 同信道干扰数字仿真  47-50
  4．3 MC-CDMA蜂窝系统下行信道容量  50-56
    4．3．1 系统模型  50-51
    4．3．2 同信道干扰抑制  51-53
    4．3．3 下行信道容量  53-55
    4．3．4 下行信道容量数字仿真  55-56
    4．3．5 算法复杂度  56
  4．4 小结  56-57
第5章 OFDM系统快速符号同步  57-68
  5．1 MSB快速符号同步算法  57-63
    5．1．1 仿真系统模型  58
    5．1．2 MSB快速符号同步算法  58-61
    5．1．3 M序列的功率  61
    5．1．4 M序列的频谱  61-62
    5．1．5 降低MSB算法复杂度  62-63
  5．2 MSB-GIB混合算法  63
  5．3 块状分布导频信号时域同步算法  63-64
  5．4 数字仿真  64-67
  5．5 小结  67-68
第6章 OFDM/MC-CDMA系统信道响应估计  68-82
  6．1 OFDM/MC-CDMA系统中信道响应估计方法  68-70
  6．2 载波频偏对信道内插算法的影响  70-72
  6．3 频域线性相位内插算法  72-81
    6．3．1 导频梳状分布和块状分布中的线性内插算法  72-74
    6．3．2 块状分布导频的频域线性相位内插算法  74-75
    6．3．3 瑞利衰落信道下频域线性内插算法和频域线性相位内插算法的均方误差  75-78
    6．3．4 数字仿真  78-81
    6．3．5 结论  81
  6．4 小结  81-82
第7章 MC-CDMA系统窄带干扰抑制  82-91
  7．1 MC-CDMA系统模型  82-84
  7．2 门限剔除器和变换域自适应滤波器  84-85
  7．3 MC-CDMA系统抑制单音干扰的理论分析  85-86
  7．4 数字仿真  86-90
  7．5 小结  90-91
第8章 减小OFDM系统峰－平功率比  91-94
  8．1 幅度限幅算法减小OFDM系统PAPR  91-92
  8．2 编码算法减小OFDM系统PAPR  92
  8．3 时域约束算法减小OFDM系统PAPR  92-93
  8．4 小结  93-94
第9章 全文总结  94-95
参考文献  95-105
致谢  105-106
博士期间发表的论文和研究工作  106

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信 > 蜂窝式移动通信系统（大哥大、移动电话手机） > 码分多址（CDMA）移动通信
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