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不同载波体制下均衡技术的研究

作　者: 丁博
导　师: 沙学军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 均衡混合载波体制四项加权分数傅里叶变换(4-WFRFT) 单载波频域均衡(SC-FDE) 正交频分复用(OFDM)
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文以存在时间弥散与频率弥散的双选择性衰落信道下的宽带无线接入问题为应用背景,围绕各种载波技术的抗衰落性能展开。由于在无线信道上进行高速率通信时受到多径效应的影响,系统会产生严重的码间干扰。为了消除码间干扰,降低通信系统的误码率,均衡技术被广泛地应用于各种高速率无线通信系统。在IEEE802.16a标准对于物理层标准的关键技术中建议了多载波的代表正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)体制和采用频域均衡技术的单载波传输(Single Carrier-Frequency Domain Equalization, SC-FDE)两种方案。同时,这两种技术方案也是第四代移动通信的核心技术。因此,对它们的研究对于无线通信的发展及其重要。除此之外,基于四项加权分数傅里叶变换(4-Weighted Fractional Fourier Transform, 4-WFRFT)的单载波与多载波的混合载波体制初登舞台,它作为一种崭新的混合载波体制的代表值得我们深入探讨并将之与OFDM和SC-FDE技术进行比较研究。论文首先阐述了无线信道的基本特征,给出时变多径信道的冲激响应模型。并在此基础上,引入了克服信道衰落和干扰的信道均衡技术。在简单介绍了均衡技术并将均衡技术分类后,从均衡器结构,均衡目标准则,自适应均衡算法三个方面分别对均衡技术给出了详细分析。由于在恶劣信道中均衡器对时变信道的快速自适应是不可缺少的,于是详细介绍了LMS最陡下降算法与直接RLS算法两种自适应算法,并进行了理论分析与仿真,并给出算法对比分析。接着,本文分析了OFDM,SC-FDE,4-WFRFT三种载波体制的系统模型与特性,并详细介绍了4-WFRFT理论基础及其在通信中的应用,并给出了基于4-WFRFT载波体制的基本原理和系统框图,重点分析了4-WFRFT载波体制作为一种新的技术可能具有的优势。最后,本文对单载波QPSK调制信号在多种信道下进行不同均衡器结构以及多种自适应算法的仿真,以仿真结果分析算法性能。接着分析了频域均衡原理,并将OFDM,SC-FDE,基于4-WFRFT的混合载波的三种载波体制进行时间弥散信道下的频域均衡效果进行仿真对比,并给出误码率曲线的理论分析。而后建立了简化的时间弥散与频率弥散的双选择性衰落信道并将三种体制进行对比,仿真体现了4-WFRFT对双选择性信道的衰落有更强的抵抗能力,展现出了一定的发展前景。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景及意义  10-11
  1.2 均衡技术及算法发展介绍  11-12
  1.3 不同载波体制传输的研究现状  12-15
    1.3.1 OFDM 与SC-FDE 技术介绍  12-14
    1.3.2 基于4-WFRFT 的混合载波体制  14-15
  1.4 本文的主要研究内容和结构  15-16
第2章信道均衡原理、准则及自适应算法概述  16-30
  2.1 无线通信信道及其数学模型  16-18
  2.2 均衡技术  18-28
    2.2.1 均衡器类型与结构  19-21
    2.2.2 均衡准则  21-23
    2.2.3 自适应均衡算法  23-28
  2.3 本章小结  28-30
第3章不同载波传输体制分析  30-45
  3.1 正交频分复用(OFDM)技术  30-35
    3.1.1 OFDM 系统概述  30-31
    3.1.2 OFDM 系统模型  31-34
    3.1.3 OFDM 系统结构与特点  34-35
  3.2 传统单载波以及单载波频域均衡(SC-FDE)技术  35-40
    3.2.1 SC-FDE 系统概述  35-36
    3.2.2 SC-FDE 系统模型  36-37
    3.2.3 SC-FDE 系统结构与特点  37-40
  3.3 基于4-WFRFT 的混合载波调制技术  40-43
    3.3.1 4-WFRFT 理论基础  40-41
    3.3.2 基于4-WFRFT 载波体制的系统模型与特点  41-43
  3.4 不同载波体制比特能量分布  43-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章衰落信道下基于不同载波体制的均衡  45-57
  4.1 单载波信号的时域自适应均衡  45-48
    4.1.1 线性均衡仿真分析  45-47
    4.1.2 判决反馈均衡仿真分析  47-48
  4.2 频域均衡的原理  48-50
    4.2.1 迫零均衡  49-50
    4.2.2 最小均方误差均衡  50
  4.3 时间弥散信道下不同载波体制的频域均衡  50-54
    4.3.1 SC-FDE 不同信道中的均衡对比  51-52
    4.3.2 不同载波传输体制中频域均衡对比研究  52-54
  4.4 简化时频双选择信道中的频域均衡  54-56
  4.5 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-62
攻读学位期间发表的学术论文  62-64
致谢  64

不同载波体制下均衡技术的研究

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