DS-CDMA/TD-SCDMA系统中多用户检测技术的研究

论文摘要

CDMA是第三代移动通信系统中最主要的多址技术,本文研究了DS-CDMA系统和TD-SCDMA系统中多用户检测算法、检测器结构和性能,目标是在工程可实现的复杂度下,寻找性能优良的接收机结构,使之能够有效地抑制多址干扰、多径干扰,并具有比较好的抗远近效应能力,以提高系统容量。该工作对促进我国第三代移动通信系统TD-SCDMA自主产业的发展,具有非常重要的意义。本文的主要工作有:1.在DS-CDMA系统中提出了基于约束最小平均峰度（Least mean Kurtosis:LMK）准则的盲多用户检测算法,分析了该算法的收敛特性。通过理论分析得出无噪情况下,带约束条件的LMK算法全局收敛,在全局收敛点上,基于LMK多用户检测算法的最优解符合解相关条件。通过仿真验证了该算法的性能与SVD子空间分解多用户检测算法的性能很相近,且能够动态跟踪信道的变化。算法的实现复杂度相对较低,具有一定的研究和实用价值。2.针对DS-CDMA系统,提出了基于恒模算法（Constant ModulusAlgorithm:CMA）的多用户检测器结构,该结构适用于AWGN信道。通过改进CMA的代价函数,提出一种基于符号错误恒模SE-CMA（Sign Error CMA）的多用户检测算法。仿真分析表明,无论是收敛速度还是稳态性能,这种改进算法都明显优于CMA算法。最后,将SE-CMA多用户检测算法应用到多径衰落信道中。仿真结果表明在多径衰落信道下,SE-CMA多用户检测算法的收敛性能、稳态性能和子空间多用户检测算法相当,其实现复杂度明显低于子空间多用户检测算法,易于工程实现。3.基于TD-SCDMA系统的帧结构,建立了连续和离散的时间传输模型,将解相关多用户检测算法和MMSE多用户检测算法应用在TD-SCDMA系统中,比较了常规单用户接收机与MMSE多用户接收机的检测性能。提出了多小区联合检测算法并和单小区联合检测算法进行了比较,仿真表明多小区联合检测可以有效的消除来自临小区强干扰用户的影响。4.在TD-SCDMA系统中提出了基于PIC（并行干扰消除）和SIC（串行干扰消除）的多小区的信道估计技术,并给出了在这两种信道估计模式下多小区联合检测的性能。仿真表明,基于PIC和SIC的多小区信道估计技术可以明显的提高系统的性能,在采用了这两种信道估计方式后,即使使用单小区联合检测也能提高系统的性能,其中基于PIC的多小区信道估计技术与多小区联合检测技术相结合,可以获得更大的增益。5.高速移动导致的多普勒频移对TD-SCDMA系统会产生严重的影响,大大降低检测性能。提出了一种频偏估计和频偏校正的方法,该方法首先根据数据域的信息精确估计出系统的多普勒频移,然后使用原有的联合检测算法解调出每个用户的每个符号,最后在符号级将多普勒频移的影响校正回来。在高速环境下,这种方法可以极大的提高系统的性能,为TD-SCDMA在高速铁路环境下的应用奠定了基础。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 多用户检测技术研究进展
• 1.2.1 常见接收机
• 1.2.2 多用户检测分类和性能比较
• 1.3 无线信道特性
• 1.4 关于本课题的研究
• 1.5 论文内容与结构
• 2 DS-CDMA系统中基于LMK准则的多用户检测算法
• 2.1 DS-CDMA系统模型
• 2.1.1 AWGN信道下系统模型
• 2.1.2 多径衰落下系统模型
• 2.2 多径衰落信道下基于LMK的盲多用户检测算法
• 2.2.1 多用户检测
• 2.2.2 基于约束LMK的盲多用户检测算法
• 2.2.3 收敛性分析
• 2.3 仿真实验及分析
• 2.4 小结
• 3 DS-CDMA系统中基于CMA的盲自适应多用户检测
• 3.1 AWGN信道下基于CMA的多用户接收机
• 3.1.1 恒模算法
• 3.1.2 仿真实验与性能分析
• 3.2 SE-CMA多用户检测算法
• 3.2.1 AWGN信道中SE-CMA算法
• 3.2.2 仿真实验与性能分析
• 3.3 SE-CMA算法在多径信道中的推广
• 3.3.1 多径衰落信道下基于SE-CMA的多用户检测算法
• 3.3.2 仿真实验与性能分析
• 3.4 小结
• 4 TD-SCDMA系统中联合检测的研究
• 4.1 TD-SCDMA物理层简介
• 4.1.1 TD-SCDMA物理层技术
• 4.1.2 TDD CDMA系统中数据调制方式
• 4.1.3 TDD CDMA系统中的扩频调制技术
• 4.2 TD-SCDMA系统信道模型
• 4.2.1 连续时间传输模型
• 4.2.2 离散时间传输模型
• 4.3 TD-SCDMA系统中的联合检测算法
• 4.3.1 解相关多用户检测算法
• 4.3.2 MMSE多用户检测算法
• 4.3.3 联合检测性能的仿真分析
• 4.4 多小区联合检测研究及仿真
• 4.4.1 多小区联合检测算法研究
• 4.4.2 多小区联合检测算法性能的仿真
• 4.5 多小区联合信道估计
• 4.5.1 传统的单小区的信道估计
• 4.5.2 基于PIC的多小区联合信道估计
• 4.5.3 基于SIC的多小区联合信道估计
• 4.5.4 仿真实验与性能分析
• 4.6 小结
• 5 TD-SCDMA系统中高速铁路环境下多用户接收机的应用
• 5.1 高速铁路环境下的无线信道环境
• 5.2 TD-SCDMA物理层算法的改进
• 5.2.1 初始多普勒频移的估计
• 5.2.2 频偏校正
• 5.2.3 基于数据域的频偏估计
• 5.3 仿真实验与性能分析
• 5.4 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结及主要贡献
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 攻读博士学位期间的学术成果