宽带无线通信中小波包多载波调制技术研究

论文摘要

近年来,随着经济、社会和科技的发展以及人们生活水平的提高,人们对通信方式尤其是无线通信的要求也越来越高。随时随地、高速率、高质量的无线数据传输已经成为4G发展的方向。目前,紧张的无线频谱资源已经使频谱利用率成为无线通信系统面临的重要问题。多载波调制技术能有效地解决上述问题并以其高效的频谱利用率和良好的抗多径衰落性能成为4G的核心传输技术之一。正是在这一背景下,本文主要针对基于小波包的新型多载波调制技术及信道估计和均衡技术进行了深入的研究。本文研究工作的主要内容与成果如下:1.提出了基于最优导频信号辅助调制的离散小波包调制（DWPM）系统。我们利用基于LMS（Least Mean Square）算法的最优导频信号辅助调制消除信道干扰的同时,提出了一种新的传输帧结构与之相匹配,然后通过欧式距离检测出解调后的码元,最后推导出基于QPSK调制的离散小波包调制（DWPM）设计方案的误比特率公式,仿真结果表明:在瑞利衰落信道下,DWPM系统的性能要比传统的OFDM系统的性能要好,OPSAM-DWPM系统的性能要比普通的PSAM-DWPM系统的性能要好,最优导频信号辅助调制（OPSAM）的性能要比DQPSK的性能要好并且最优导频信号辅助调制（OPSAM）在一定信噪比范围内没有误码下限。2.提出了一种基于导频信号和最大似然信道估计算法的离散小波包调制（DWPM）系统。我们通过对导频信号结构的特殊设计,来获得信道状态信息,并利用最大似然估计（Maximum Likelihood Estimation）算法估计出最优的信道状态信息,最后,利用基于迫零（Zero Forcing,ZF）算法的H矩阵消除由多径衰落信道引起的码间干扰（Inter-Symbol Interference, ISI）。通过仿真分析了该系统在多径衰落信道下的性能。仿真结果表明,在多径衰落信道环境中,而且没有信道编码的情况下,带有（QPSK、16QAM、64QAM）调制的DWPM系统的性能要比传统的OFDM系统的性能要好。3.提出了一种自适应分数间隔均衡器（Fractionally -Spaced Equalizers, FSE）的新型离散小波包（DWPM）调制系统。该系统主要是利用LMS算法的分数间隔均衡器来抑制多径衰落信道引起的码间干扰（ISI）并且利用离散小波包调制来并行传输数据。在多径衰落信道和高斯噪声情况下,推导出基于M-ary QAM调制的DWPM设计方案的误码率公式。仿真结果表明在多径衰落信道和高

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 第四代移动通信的研究现状
• 1.1.1 目前移动通信发展现状
• 1.1.2 第四代通信技术的关键技术
• 1.1.3 第四代通信技术面临的难题及解决方法
• 1.1.4 第四代通信技术的发展趋势
• 1.2 背景技术
• 1.2.1 频分复用技术OFDM
• 1.2.2 基于小波包的多载波调制技术
• 1.2.3 信道估计
• 1.2.4 均衡技术
• 1.3 本文研究的主要内容
• 本章参考文献
• 第二章 基于导频信号的离散小波包调制（DWPM）系统研究
• 2.1 平坦衰落信道下，基于最优导频信号辅助调制（OPSAM）算法的离散小波包调制系统
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 离散小波包调制（DWPM）的基本理论
• 2.1.3 导频信号辅助调制的基本原理
• 2.1.4 离散小波包调制（DWPM）的频带利用率
• 2.1.5 系统模型
• 2.1.6 计算机仿真结果
• 2.1.7 结束语
• 2.2 多径衰落信道下，基于导频信号和最大似然信道估计算法的离散小波包调制（DWPM）系统
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 系统模型
• 2.2.3 离散小波包调制DWPM
• 2.2.4 导频信号设计
• 2.2.5 最大似然（Maximum Likelihood，ML）信道估计算法
• H 矩阵'>2.2.6 基于ZF（Zero-Forcing）算法的^H矩阵
• 2.2.7 计算机仿真结果
• 2.2.8 结束语
• 本章参考文献
• 第三章 基于自适应分数间隔均衡器的离散小波包调制（DWPM）系统研究
• 3.1 引言
• 3.2 均衡器的基本概念和方法
• 3.2.1 线性均衡器
• 3.2.2 迫零均衡器（ZFE）
• 3.2.3 分数间隔均衡器（FSE）
• 3.3 系统模型
• 3.3.1 简要描述
• 3.3.2 自适应分数间隔均衡器
• 3.3.3 自适应最小均方算法
• 3.3.4 解调处理
• 3.4 误码率公式
• 3.5 计算机仿真结果
• 3.6 结束语
• 本章参考文献
• 第四章 基于神经网络均衡器的新型小波包多载波扩频系统研究
• 4.1 引言
• 4.2 径向基函数（RBF）神经网络的基本理论和方法
• 4.3 系统模型
• 4.3.1 基于神经网络均衡器的小波包多载波扩频系统NNE-WPSS的调制处理
• 4.3.2 自适应复径向基函数神经网络均衡器（CRBF）
• 4.3.3 基于神经网络均衡器的小波包多载波扩频系统NNE-WPSS的解调处理
• 4.3.4 最大似然检测算法（ML）
• 4.4 计算机仿真结果
• 4.5 结束语
• 本章参考文献
• 第五章 无线局域网小波包多载波调制系统研究
• 5.1 引言
• 5.1.1 小波包扩频（OWSS）系统
• 5.1.2 IEEE802.11a 标准物理层协议
• 5.2 无线局域网小波包多载波调制系统
• 5.2.1 系统模型
• 5.2.2 离散小波包调制（DWPM）系统的传输帧结构设计
• 5.2.3 离散小波包调制（DWPM）系统的PLCP 层与媒体访问控制（Medium Access Control，MAC）层信息交互过程
• 5.3 小波包多载波调制（DWPM）系统的频谱特性
• 5.3.1 小波包多载波调制（DWPM）系统的基带频谱
• 5.3.2 DWPM 系统的通带频谱
• 5.4 计算机仿真结果
• 5.5 结束语
• 本章参考文献
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 攻读博士学位期间完成的论文和科研项目