基于DCT的OFDM编码调制技术研究

论文摘要

近年来,随着移动通信技术的飞速发展,面向下一代移动通信系统的研究已经广泛地开展起来,其目的是为了实现更高的数据传输速率及系统容量,从而更好地满足用户对宽带IP多媒体数据业务的需求。多载波技术和认知无线电技术作为下一代移动通信系统中的两项关键技术,引起了业界众多学者的关注。本文正是以此为研究点,从基于DCT的OFDM编码调制技术着手,并逐步拓展至认知无线领域。本文选题来源于国家自然科学基金等项目,文中的诸多研究成果,对于下一代移动通信的多载波编码调制以及认知无线领域的研究和设计均具有良好的理论及现实参考意义。本文的工作主要包括以下几个方面：1)提出并论证了DCT-OFDM传输系统在频率选择性衰落信道下所具备的频率分集增益特性,导出了系统在此信道环境下的误码性能上界,并在两种不同的频率选择性衰落信道环境下对其进行数值仿真,与DFT-OFDM系统相比,具有明显的性能优势。2)提出了一种基于DCT的OFDM-NMSK/NQMSK编码调制体系,该体系将NMSK/NQMSK编码调制模型与DCT-OFDM多载波技术有效结合在一起,相比传统的DFT-OFDM系统,具有良好的带外衰减特性,能够进一步抵抗载波频率偏移所引起的载波间干扰,同时在无线衰落环境下具备良好的差错误码性能并能减缓PAPR限幅所引起的性能下降。3)结合概率论中的特征函数及逆转公式,有效地导出了载波频率偏移环境下基于DCT的OFDM-NMSK/NQMSK系统在AWGN信道环境下的精确误码性能公式,并对其在瑞利频率选择性衰落信道下进行了性能评估,数值仿真结果验证了其良好的抗频偏特性。4)针对认知无线电中的带外干扰消除研究领域,提出了一种适用于认知无线环境的新型OFDM-NMSK（SSB）编码调制体系。该体系以基于DCT的OFDM-NMSK/NQMSK编码调制体系为基础,充分利用NMSK调制方式的快速旁瓣衰减特性,在保证系统灵活性及复杂性的前提下大大降低了带外干扰。通过理论分析及数值仿真,该系统具有良好的带外干扰消除特性,同时在无线衰落信道环境下表现尚佳,能够很好地适用于认知无线领域。5)对全文进行了有效总结,并对下一步研究工作的开展进行了适当规划。另外,也对该领域未来的发展进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 移动通信的现状及展望
• 1.1.2 下一代移动通信的关键技术
• 1.2 多载波技术
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 基于DFT的OFDM系统优劣
• 1.2.3 广义多载波技术研究现状
• 1.2.4 问题归纳
• 1.3 认知无线电技术
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 认知无线电关键技术及研究现状
• 1.3.3 问题归纳
• 1.4 研究背景及课题意义
• 1.5 论文主要创新点及章节构成
• 1.5.1 主要创新点
• 1.5.2 章节构成
• 第二章 基于DCT的OFDM-NMSK/NQMSK编码调制体系
• 2.1 引言
• 2.2 NMSK/NQMSK信号模型
• 2.2.1 NMSK/NQMSK编码模型
• 2.2.2 NMSK/NQMSK译码模型
• 2.3 基于DCT的OFDM-NMSK/NQMSK信号模型描述
• 2.3.1 DCT-OFDM信号模型
• 2.3.2 OFDM-NMSK/NQMSK（DCT）信号模型
• 2.3.3 OFDM-NMSK/NQMSK（DCT）信号收发机模型
• 2.4 系统性能分析
• 2.4.1 功率谱密度比较
• 2.4.2 无线环境下的差错概率分析
• 2.4.3 PAPR限幅后的性能分析
• 2.5 数值仿真
• 2.5.1 仿真环境及参数设定
• 2.5.2 结果分析
• 2.6 小结
• 第三章 载波频率偏移下基于DCT的OFDM-NMSK/NQMSK误码性能分析
• 3.1 引言
• 3.2 载波频率偏移影响及成因
• 3.3 基于DCT的OFDM-NMSK/NQMSK载波间干扰分析
• 3.3.1 系统设定
• 3.3.2 DFT-OFDM载波间干扰分析
• 3.3.3 DCT-OFDM载波间干扰分析
• 3.3.4 基于DCT的OFDM-NMSK/NQMSK载波间干扰分析
• 3.4 AWGN信道下的比特差错概率（BEP）性能分析
• 3.4.1 OFDM-MSK（DCT）调制
• 3.4.2 OFDM-QMSK（DCT）调制
• 3.4.3 数值仿真验证
• 3.5 瑞利衰落信道下的性能评估
• 3.5.1 场景设置
• 3.5.2 结果分析
• 3.6 小结
• 第四章 降低认知无线系统带外干扰的新型OFDM-NMSK（SSB）编码调制体系
• 4.1 引言
• 4.2 子载波分组编码带外干扰消除方法
• 4.3 适用于认知无线领域的新型OFDM-NMSK（SSB）编码调制技术
• 4.3.1 NMSK编码调制功率谱密度特性分析
• 4.3.2 基于DCT的OFDM-NMSK/NQMSK系统认知领域适用性分析
• 4.3.3 新型OFDM-NMSK（SSB）认知系统
• 4.3.4 OFDM-NMSK（SSB）功率谱性能分析
• 4.3.5 OFDM-NMSK（SSB）误码性能分析
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 未来展望
• 参考文献
• 缩略语
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文