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新一代移动通信内接收机理论与应用研究

2020-11-23阅读(458)

新一代移动通信内接收机理论与应用研究

论文摘要

在新一代移动通信系统中，频率选择性信道是系统所要面对的一个关键问题。均衡技术是与之对抗的重要手段之一，为了降低均衡复杂度现代无线系统往往采用分块传输，比如CP-SCBT系统和OFDM系统。在这些系统中，如何在无线时变信道下维持同步以及估计信道参数，是系统内接收机设计时的主要任务之一，值得进行深入的探讨和研究。本论文重点研究了分块传输移动通信系统中的内接收机设计，包括信道参数估计和同步技术。 论文共分为八章。第一章给出了论文研究背景、研究内容及主要贡献。第二章首先简单介绍了移动通信信道的特性，然后叙述了CP-SCBT系统及OFDM系统的基本原理。 论文第三章首先推导了移动信道的时域包络统计特性，包括电平通过率，包络最值率，对数包络相关特性。接着给出了瑞利信道下基于以上这些统计特性的多普勒频移估计器，并根据其理论误差给出了改进方法，有效降低了实现难度以及提高了估计精度。理论与仿真分析表明了这些估计器的有效性。 论文第四章从移动信道的时域相位统计特性出发，从理论上推导了相位差分的概率密度函数公式，分析了各阶矩的表达式，给出了瑞利信道基于矩的多普勒频移估计器，同时针对这些估计器的误差应用第三章的方法进行改进。最后根据上述多普勒频移估计值，提出了简单实用的自适应信道估计算法，包括自适应时隙结构和自适应WMSA信道估计，仿真和分析表明自适应算法有效降低了导频开销，提高了信道估计精度。 论文第五章针对PSAM（Pilot Symbol Assisted Modulation）分块传输移动通信系统，研究了用于同步跟踪阶段的联合估计算法。该算法通过变换域空间分离，同时得到多普勒频移、载波频偏和信噪比估计值，和传统的单参数估计方法相比，无论在运算量和硬件复杂度上都有显著的改进。仿真和分析表明该算法具有较高的估计精度和较大的改进空间，且可以同时用于信道内插以提高信道估计精度。在本章最后部分，我们推导了Jakes谱瑞利信道下频率估计器的渐近CRLB（Cramer Rao Lower Bound），在传统的文献中，往往仅考虑白高斯噪声信道的CRLB。 在进入跟踪阶段之前，OFDM通信系统需要得到粗略的时频同步信息，论文第六章提出一种基于时域冲激型导频结构的时频捕获算法。该方法用于同步建立阶段，且仅需一个OFDM符号作为训练序列，具有较高的频谱效率，适用于突发传输系统。仿真结果表明该

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 符号说明
  • 英文缩略语
  • 第一章 绪论
  • §1.1 论文研究背景
  • §1.2 论文研究工作概述
  • 第二章 分块传输移动通信系统基本理论与技术
  • §2.1 移动通信信道
  • §2.1.1 无线信道基本概念
  • §2.1.2 多径衰落基本概念
  • §2.1.3 多径衰落信道仿真
  • §2.2 CP-SCBT系统基本原理
  • §2.2.1 CP-SCBT系统背景介绍
  • §2.2.2 CP-SCBT系统基本概念
  • §2.3 OFDM系统基本原理
  • §2.3.1 OFDM系统背景介绍
  • §2.3.2 OFDM系统基本概念
  • §2.4 本章小结
  • 第三章 无线信道包络统计特性及其应用
  • §3.1 引言
  • §3.2 无线信道的包络统计特性
  • §3.2.1 广义Aulin信道模型
  • §3.2.2 包络极值率
  • §3.2.3 电平通过率
  • §3.2.4 对数包络相关
  • §3.3 瑞利信道下的多普勒频移估计算法
  • §3.3.1 包络极值率方法
  • §3.3.2 电平通过率方法
  • §3.3.3 对数包络相关方法
  • §3.4 多普勒频移估计器改进措施
  • §3.4.1 一阶自回归滤波方法
  • §3.4.2 迭代抽样方法
  • §3.4.3 二维除法修正方法
  • §3.4.4 二阶多项式拟合方法
  • §3.5 仿真结果与分析
  • §3.6 本章小结
  • 第四章 无线信道相位统计特性及其应用
  • §4.1 引言
  • §4.2 无线信道相位差分的概率密度函数及其矩
  • §4.3 瑞利信道下的多普勒频移估计算法
  • §4.3.1 相位差分0阶矩估计算法
  • §4.3.2 相位差分2阶矩估计算法
  • §4.3.3 矩估计算法的比较分析
  • §4.4 基于多普勒频移估计的自适应信道估计算法
  • §4.4.1 自适应信道估计的信号模型与基本原理
  • §4.4.2 自适应WMSA信道估计算法
  • §4.4.3 自适应时隙结构切换方法
  • §4.5 仿真结果与分析
  • §4.6 本章小结
  • §4.7 附录A
  • 第五章 基于变换域谱分析的联合多普勒频移、载波频偏和信噪比估计算法
  • §5.1 引言
  • §5.2 CP-SCBT系统中的联合估计算法
  • §5.2.1 时域信道估计
  • §5.2.2 时域信道估计功率谱分析
  • §5.2.3 联合估计算法
  • §5.3 OFDM中的联合估计算法
  • §5.3.1 OFDM频域信道估计
  • §5.3.2 频域信道估计功率谱分析
  • §5.3.3 联合估计算法
  • §5.4 联合CRLB推导
  • §5.4.1 信号模型
  • §5.4.2 频率估计的CRLB基本形式
  • §5.4.3 CRLB的大样本近似形式
  • §5.5 仿真结果与分析
  • §5.6 本章小结
  • §5.7 附录B
  • §5.8 附录C
  • 第六章 OFDM中基于时域冲激型训练序列的时频同步算法
  • §6.1 引言
  • §6.2 时频同步误差对系统性能的影响
  • §6.2.1 系统模型
  • §6.2.2 频偏对系统性能的影响
  • §6.2.3 定时误差对系统性能的影响
  • §6.3 基于时域冲激型导频结构的时频同步算法
  • §6.3.1 同步帧格式
  • §6.3.2 时频同步算法推导
  • §6.4 仿真结果与分析
  • §6.5 本章小结
  • 第七章 OFDM中基于循环信道估计的频偏估计模糊度消除算法
  • §7.1 引言
  • §7.2 频偏估计模糊度消除算法概述
  • §7.2.1 频偏估计模糊度的产生
  • §7.2.2 频偏估计模糊度的影响
  • §7.2.3 避免频偏估计模糊度的方法
  • §7.3 基于循环信道估计的频偏估计模糊度消除算法
  • §7.3.1 算法推导
  • §7.3.2 算法的估计范围分析
  • §7.3.3 与传统类似算法的复杂度比较
  • §7.4 算法性能的理论推导
  • §7.5 仿真结果与分析
  • §7.6 本章小结
  • 第八章 全文总结与展望
  • §8.1 本论文已取得的研究成果
  • §8.2 可以进一步研究的一些问题
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者攻读博士学位期间发表的论文

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