IDMA系统的交织器设计及其性能分析

论文摘要

交织多址（IDMA）是一种改进的CDMA多址方式,其是利用不同用户的交织器码片图案不同来识别用户。凭借着良好的抗多址干扰（MAI）性能和较低的多用户检测复杂度等优点,IDMA将成为未来移动通信系统中多址方案的有力竞争者。IDMA是基于交织器的多址技术,因而交织器的研究也成为了IDMA系统中研究的热点之一。传统的IDMA交织器设计是基于随机交织器来设计的,主要针对多用户交织器的存储空间和所占信道的存储带宽等问题。利用随机交织器来生成其他的交织器,都无法获得确定的性能。而Pupeza I等人提出的正交交织器虽然在重复码编码条件下获得了近乎完美的性能,但是在卷积码编码的情况下,其性能却未获得提高。本文首先提出一种基于交织器生成矩阵行列循环移位的交织器设计方法,其在性能上其完全可以取代随机交织器。然后提出一种改进的基于混沌序列的交织器——HS-Chaos交织器,将其应用于IDMA系统的之中,并与随机交织器进行比较。由于混沌技术和S属性的引入,HS-Chaos交织器是具有随机性的确定性交织器,且更适合于卷积码译码的IDMA系统。本文共分五章,首先介绍了IDMA的应用背景,并详细地叙述了IDMA的基本原理和迭代检测过程,然后对已有的IDMA系统的交织器进行详细的仿真分析,第四章提出了基于矩阵移位的随机交织器设计方法,第五章提出了基于混沌序列的HS-Chaos交织器的设计方法。并分别对它们进行了详细的介绍和系统的性能仿真分析。仿真结果表明,本文提出的矩阵移位交织器不论在IDMA的哪种编码方式下,在节省大量的存储空间的同时,其性能完全可以取代随机交织器。而当HS-Chaos交织器应用于在卷积码级联重复码形式的IDMA系统时,在相同的Eb/N0条件下,改进的交织器其误码率性能略优于随机交织器。而且由于这种算法只需要存储混沌序列的初始值和共同约定的映射系数,所以其所需存储空间和占用的传输带宽不随用户数量和交织长度的增加而增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及其意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 迭代次最优译码方法的提出
• 1.2.2 扩频通信与CDMA的迭代多用户检测
• 1.2.3 IDMA的相关研究热点
• 1.2.4 交织器的相关研究
• 1.3 本文研究的内容
• 2 IDMA的系统模型
• 2.1 IDMA的发射端系统框图
• 2.2 IDMA的接收端系统框图
• 2.2.1 ESE模块介绍
• 2.2.2 基于卷积码级联重复码的DEC模块介绍
• DEC模块'>2.2.3 基于加法软输入软输出（SISO）的CC_DEC模块
• 2.2.4 基于码片的IDMA多用户检测算法
• 2.3 重复码及卷积码级联重复码条件下IDMA的性能分析
• 2.3.1 不同的信道利用率下的IDMA系统抗噪性能分析
• 2.3.2 不同的迭代次数对IDMA检测性能的影响分析
• 2.3.3 交织器长度的设定对IDMA检测性能的影响分析
• 2.4 本章小结
• 3 IDMA系统中已有的几种交织器研究
• 3.1 基于随机交织的特定用户交织器
• 3.1.1 特定用户交织器的基本原理
• 3.1.2 仿真结果与分析
• 3.2 基于PN序列的正交交织器
• 3.2.1 正交交织器的设计方法
• 3.2.2 仿真结果与分析
• 3.3 本章小结
• 4 基于矩阵行列移位的交织器设计
• 4.1 矩阵行列移位交织器设计的方法介绍
• 4.2 仿真结果与分析
• 4.3 本章小结
• 5 基于混沌序列的改进的HS-Chaos交织器设计
• 5.1 混沌介绍
• 5.1.1 混沌起源及其应用
• 5.1.2 混沌映射的特点
• 5.1.3 经典混沌映射介绍
• 5.2 S-Random的算法介绍
• 5.2.1 S-Random交织器设计方法的主要思想
• 5.2.2 S-Random的具体算法介绍
• 5.3 HS-Chaos算法介绍
• 5.3.1 HS-Chaos交织器的高扩展距离
• 5.3.2 交织器设计算法
• 5.4 仿真结果比较及性能分析
• 5.4.1 不同用户个数下HS-Chaos同随机交织器的仿真比较
• 5.4.2 S-距离特性初始值的设定对交织器性能的影响
• 5.4.3 HS-Chaos交织器的优缺点
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢