第三代移动通信中基于多用户检测的功率控制算法研究

论文摘要

随着第三代移动通信系统3G在全世界的深入研究和应用，其性能和容量越来越依赖于诸如多址干扰、远近效应及多径干扰等问题解决的好坏。作为可有效解决上述问题的关键技术：功率控制和多用户检测已经越来越引起人们的重视。CDMA蜂窝移动通信系统是一个干扰受限系统，任何提升发射功率、增加对其他用户干扰都会带来用户容量和通信质量的下降。因此我们需要使用一些技术，如功率控制和多用户检测，来减少干扰。功率控制的目的是为了使所有用户的接收功率达到一个平衡，不让某些的用户对其他用户产生干扰。同样的，多用户检测根据MAI的结构信息来减少多址干扰。本文主要分析研究了第三代移动通信的关键技术：功率控制和多用户检测。在研究功率控制时，往往假设接收机具有固定的匹配滤波器即单用户接收机结构；而在研究多用户检测技术时，则往往假设用户的发射功率固定，从而将精力集中在优化多用户接收机滤波器的结构上。事实上，即使系统采用了最优功率控制，仍然可采用多用户检测技术来进一步抑制多址干扰。相似地，即使系统的多址干扰已经被最优地抑制时，仍然可以采用功率控制来进一步克服远近效应。由于功率控制是在发射端进行的，而多用户检测是在接收端进行的，可以将二者结合起来研究，对发射端和接收端进行联合优化，从而更加有效地克服远近效应，并抑制多址干扰MAI。因此，本文进一步研究了CDMA移动通信系统中的联合功率控制和即时MMSE多用户检测算法。根据上面的分析研究，本文提出了基于信道衰落预测的变步长功率控制算法，可有效的补偿信道衰落。在介绍联合功率控制与即时MMSE多用户检测的接收滤波器系数优化和发射功率优化的两步迭代求解算法的基础上，引入基于信道衰落预测的变步长功率控制算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 第三代移动通信的关键技术
• 1.3 移动通信信道的背景知识
• 1.3.1 移动通信信道的主要特点
• 1.3.2 移动通信信道下电磁波传播的特点
• 1.3.3 移动通信信道中三种不同的损耗
• 1.3.4 移动通信信道的信道数学模型
• 1.4 研究背景
• 1.4.1 上行链路功率控制的研究内容
• 1.4.2 多用户检测技术的研究内容
• 1.5 本文的研究工作和章节安排
• 第二章 CDMA系统中的功率控制技术
• 2.1 功率控制的准则
• 2.2 功率控制的分类
• 2.2.1 开环功率控制和闭环功率控制
• 2.2.2 前向功率控制和反向功率控制
• 2.2.3 集中式功率控制和分布式功率控制
• 2.2.4 统一门限功率控制和自适应门限功率控制
• 2.2.5 固定步长功率控制和变步长功率控制
• 2.3 本章小结
• 第三章 CDMA系统中多用户检测技术
• 3.1 多用户检测技术的发展
• 3.2 多用户检测技术的主要性能指标
• 3.3 多用户检测技术的分类
• 3.3.1 最优多用户检测
• 3.3.2 次优多用户检测
• 3.3.2.1 线性多用户检测
• 3.3.2.2 非线性多用户检测
• 3.4 本章小结
• 第四章 CDMA系统中的联合功率控制
• 4.1 联合功率控制的系统模型
• 4.2 联合功率控制和MMSE多用户检测算法
• 4.2.1 问题定义
• 4.2.2 迭代功率控制算法
• 4.2.3 联合功率控制和 MMSE多用户检测算法的实现
• 4.3 本章小节
• 第五章 基于信道估计预测的联合功率控制
• 5.1 临界稳定时的功率控制参考 SIR的上限
• 5.1.1 CDMA系统的最优接收功率
• 5.1.2 上行链路功率控制中的正反馈问题
• 5.1.3 SIR的参考值上限
• 5.2 基于信道衰落估计的变步长功率控制算法
• 5.2.1 问题定义
• 5.2.2 基于信道衰落估计的功率控制命令
• 5.2.3 仿真结果及分析
• 5.3 改进的联合功率控制算法
• 5.3.1 基于信道衰落预测的联合功率控制算法
• 5.3.2 仿真结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢