单载波频域均衡算法实现及优化

论文摘要

实现高数据速率无线通信所面临的严峻挑战之一是多径传播所带来的时间色散。正交频分复用OFDM作为宽带无线通信中广泛应用的传输技术,能够很好的处理多径干扰且复杂度不高。然而,基于单载波的频域均衡技术以其与OFDM相差不大的抗多径能力、更低的实现复杂度、极低的峰均功率比和较低的频偏敏感特性,已逐渐成为OFDM的强有力竞争对手。本论文主要研究基于单载波的频域均衡算法实现及优化方法。本论文首先分析了无线信道多径衰落特征和WiMAX信道建模方法,并在此基础上搭建了IEEE802.16所采用的斯坦福过渡信道模型SUI信道软件仿真平台。通过对于不同地形条件下信道的仿真,即可分析无线信道的特征以及其对信号传输所产生的影响。通过分析OFDM和SC-FDE基本原理及其异同,在SUI信道条件下,搭建了SC-FDE系统仿真平台。然后,在该仿真平台上实现了两种类型的均衡算法：线性频域均衡,以迫零均衡（ZF）和最小均方误差均衡（MMSE）为代表；非线性均衡,以单载波频域判决反馈均衡（FD-DFE）为代表。研究表明,非线性均衡以牺牲实现复杂度为代价,可获得比线性均衡更好的误码性能。接着,论文研究了非线性频域均衡典型方式,基于噪声预测的判决反馈均衡FDE-NP。在深入分析了FDE-NP的基础上,提出了三种改进算法即：（1）逆序反馈抽头FDE-NP算法；（2）选择性反馈抽头FDE-NP算法；（3）优化反馈抽头FDE-NP算法。仿真分析表明,本文提出的逆序反馈抽头FDE-NP改进算法在实际系统中更为实用,因为它在系统处理延时方面优于传统的算法；本文提出的选择性反馈抽头FDE-NP改进算法在系统误码性能方面优于传统的算法,但却牺牲了一定的复杂度。优化反馈抽头算法,折中了系统误码性能和复杂度,获得了最优的系统性能,优于传统的算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 无线通信与多径衰落
• 1.2 抗多径衰落技术
• 1.2.1 单载波时域均衡SC-TDE
• 1.2.2 正交频分复用OFDM
• 1.2.3 单载波频域均衡SC-FDE
• 1.3 单载波频域均衡技术的国内外研究现状
• 1.3.1 同步与编码
• 1.3.2 信道估计与均衡
• 1.3.3 单载波频域均衡与多天线技术的结合
• 1.4 本论文的主要内容与结构安排
• 第2章 单载波频域均衡与信道建模仿真
• 2.1 无线信道传播环境的主要特征
• 2.2 单载波频域均衡的基本原理与系统结构
• 2.2.1 单载波频域均衡的基本原理
• 2.2.2 单载波频域均衡的系统结构
• 2.3 SC-FDE系统宽带无线信道建模分析与仿真
• 2.3.1 信道建模的分析
• 2.3.2 SUI信道模型建模与仿真
• 2.4 单载波频域均衡系统的信道估计问题
• 2.4.1 SC-FDE系统的信道估计方法
• 2.4.2 UW序列的设计准则
• 2.4.3 频域信道估计中的插值方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 SC-FDE系统频域均衡与性能仿真分析
• 3.1 频域均衡技术的分类
• 3.2 频域线性均衡算法的研究
• 3.2.1 迫零均衡（ZF）
• 3.2.2 最小均方误差均衡（MMSE）
• 3.3 SC-FDE线性均衡算法的仿真分析
• 3.3.1 SC-FDE线性均衡仿真的系统框图
• 3.3.2 SC-FDE线性均衡仿真的关键问题
• 3.3.3 SC-FDE线性均衡仿真的结果分析
• 3.4 频域非线性均衡算法的研究与仿真分析
• 3.4.1 判决反馈均衡（FD-DFE）算法
• 3.4.2 判决反馈均衡算法的仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于噪声预测的判决反馈均衡算法及其优化
• 4.1 基于噪声预测的判决反馈均衡（FDE-NP）算法
• 4.1.1 FDE-NP均衡算法的发展
• 4.1.2 FDE-NP均衡算法的原理
• 4.1.3 FDE-NP均衡算法的仿真分析
• 4.2 FDE-NP的改进算法研究
• 4.2.1 逆序反馈抽头算法改进
• 4.2.2 选择反馈抽头算法改进
• 4.2.3 优化选择反馈抽头算法改进
• 4.3 仿真结果及其分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本论文结论
• 5.2 研究工作中的问题、经验和体会
• 5.3 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果