无线信道中空时信号处理技术的研究

论文摘要

第三代移动通信系统中，多用户检测和阵列天线技术是关键技术，是通信信号处理的研究热点。多址干扰和码间串扰是两个主要的干扰源，严重影响了系统容量和性能，想要真正的消除干扰，大幅度提高系统容量，必须通过第三代移动通信的关键技术来解决。从目前国内外研究成果看，提出算法复杂度低、性能优良的空时多用户检测算法是研究的主攻方向。因此，在对智能天线理论和多用户检测原理深入分析的基础上，本文提出了一种在码分多址移动通信系统中，将智能天线与多用户检测相结合的空时检测方案，本文主要工作概括如下：1、分别对阵列天线中波束形成和多用户检测进行了分析，首先从基本概念入手介绍了阵列天线的表达方法，讨论并比较了几个常见的最优权向量准则和自适应波束形成算法；接着对多用户检测的信号模型和多用户检测算法的性能测度做了介绍，最后介绍并比较了盲多用户检测的几种算法。2、鉴于盲多用户检测技术中存在有一些局限性，把阵列天线技术和盲多用户检测结合起来进行了研究。在高斯白噪声情况下，分别提出了空时盲自适应多用户接收机以及盲空时自适应多用户接收机，前者是在已知期望用户的特征波形和波达方向角的情况下研究的，而后者是在仅已知期望用户的特征波形下进行研究的。通过MATLAB的仿真验证了两种接收机均具有良好的抑制干扰的能力。3、针对无线移动通信系统中广泛存在多径衰落效应的情况，分析了DS-CDMA接收信号本身的结构特征，根据这个特征，在匹配滤波的基础上，从能量和信号结构的角度提出了四种不同的数据选择方案，并分析了不同数据方案应用在基于GSCLMS（基于广义旁瓣相消器结构的LMS）和Kalman算法的盲空时接收机中对多址干扰与码间干扰的影响。通过仿真给出了各个算法在不同延时情况下的合理数据选择方案，并验证了给出的新的数据选择方案在降低运算量上具较好的实用价值。本文的研究结果表明：通过采用本文提出的空时信号自适应多用户检测算法和相关数据选择方案，可以有效的提高系统性能和降低计算复杂度，基本上达到了消除多址干扰和码间串扰的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题研究的目的与意义
• 1.3 多址接入方案
• 1.4 直扩码分多址（DS-CDMA）系统
• 1.4.1 直扩码分多址的优势
• 1.4.2 DS-CDMA系统中存在的问题
• 1.5 空时多用户检测简介
• 1.6 本文主要内容简介
• 第二章 无线信道及其传播特性
• 2.1 路径损耗和阴影效应
• 2.2 小尺度衰落和多径衰落
• 2.2.1 小尺度多径传播
• 2.2.2 多径信道的冲激响应模型
• 2.3 阵列响应矢量
• 2.4 空时信道模型
• 2.4.1 多径上行链路空时信道模型
• 2.5 本章总结
• 第三章 自适应阵列天线和多用户检测
• 3.1 引言
• 3.2 自适应天线技术
• 3.2.1 方向图函数
• 3.2.2 最佳权向量
• 3.2.3 最优权准则
• 3.2.4 波束形成算法
• 3.2.4.1 递归最小二乘（RLS）算法
• 3.2.4.2 基于广义旁瓣相消器（GSC）结构的LMS
• 3.2.4.3 实验仿真与分析
• 3.3 盲多用户检测
• 3.3.1 盲多用户检测器的信号模型
• 3.3.2 盲多用户检测算法的性能测度
• 3.3.3 盲多用户检测的基本算法
• 3.3.3.1 GSCLMS和RLS
• 3.3.3.2 Kalman滤波算法
• 3.3.3.3 仿真实验与分析
• 3.4 本章总结
• 第四章 空时多用户检测
• 4.1 引言
• 4.2 高斯白噪声空时信道模型
• 4.3 空时盲自适应多用户检测接收机
• 4.3.1 先波束形成后多用户检测
• 4.3.2 先多用户检测后波束形成
• 4.3.3 试验仿真及分析
• 4.4 盲空时自适应多用户检测
• 4.4.1 盲空时自适应多用户检测算法
• 4.4.2 仿真结果与分析
• 4.5 本章总结
• 第五章 多径衰落信道下的盲空时多用户检测
• 5.1 多径信道下空时信号模型
• 5.2 数据选择方案
• 5.3 基于GSCLMS算法的盲空时自适应多用户检测
• 5.3.1 基于GSCLMS多径联合优化
• 5.3.2 空时最大比率自适应合并
• 5.3.3 仿真实验与分析
• 5.4 基于KALMAN滤波算法的盲空时多用户检测
• 5.4.1 基于Kalman算法的多径盲多用户检测
• 5.4.2 仿真实验与分析
• 5.5 本章总结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 本文的工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文