空时分组码在对流层散射通信中的应用研究

论文摘要

对流层散射传播现象在20世纪30年代被发现，作为一种通信手段付诸使用在国内外已有三十多年的历史。基于对流层散射通信在现有通信手段中的地位和其自身的应用价值，本文选取了对流层散射通信这一研究背景，结合现今无线通信领域先进的空时处理技术，将空时编码思想应用到对流层散射通信中来，旨在利用空时分组码来改善对流层散射通信的性能。由于空时分组码最初被提出时只考虑了在理想的平坦信道下的应用，因而要将其应用到信道条件相对恶劣的对流层散射信道中，还必须考虑一系列实际的问题，本文就致力于研究和解决这些问题。本文的主要研究工作和成果包括：在存在严重ISI干扰的散射信道下，借助OFDM和SC-FDE这两种先进的传输技术，研究空时分组码的改进方案，本文总结归纳出了四种编译码方案，并通过比较得到了ST-SC-FDE方案在对流层散射信道中具有最好的性能这一关键结论，也成为后续研究的基础；在接收端未知信道信息的情况下，研究译码处理的实现，设计了训练序列的结构，推证了最优训练序列的选取，完善了先合并后均衡译码方案在信道估计方面的设计，同时还提出了无需信道信息的自适应检测方案，并对二者在性能和计算量上做了比较，自适应检测法相对具有更好的性能，但却是以较高的复杂度为代价；本文还考虑了多用户应用的可能，分上下行链路讨论了多用户应用的实现方法，从而构建了完整的多用户应用模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 1.绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1.无线通信的发展
• 1.1.2.对流层散射通信及其发展方向
• 1.1.3.空时编码
• 1.2 研究内容
• 1.3 章节内容安排
• 2.理论基础
• 2.1 对流层散射信道
• 2.1.1.慢衰落
• 2.1.2.快衰落
• 2.2 分集合并理论
• 2.2.1.分集原理
• 2.2.2.合并原理
• 2.2.3 分集阶数对传输性能的影响
• 2.3.MIMO系统
• 2.4 平坦信道下的空时分组码
• 2.5 本章小结
• 3.频率选择性信道下的空时分组码
• 3.1.引言
• 3.2.循环前缀
• 3.3 OFDM传输方案
• 3.3.1 OFDM的基本原理
• 3.3.2 OFDM与空时分组码的结合
• 3.3.2.1 ST-OFDM方案
• 3.3.2.2 SF-OFDM方案
• 3.4 单载波频域均衡传输方案
• 3.4.1 单载波频域均衡的基本原理
• 3.4.2 单载波频域均衡与空时分组码的结合
• 3.4.2.1 ST-SC-FDE方案
• 3.4.2.2 SF-SC-FDE方案
• 3.5 仿真性能与分析
• 3.5.1 OFDM和SC-FDE的比较
• 3.5.2 编码方案间的比较
• 3.6 本章小结
• 4.接收端未知信道信息的信号检测
• 4.1.引言
• 4.2.信道估计
• 4.2.1 基于训练序列的信道估计法
• 4.2.2 训练序列的最优设计
• 4.3.自适应检测法
• 4.3.1 自适应算法
• 4.3.2 自适应检测滤波器的设计
• 4.4.仿真性能与分析
• 4.5.本章小结
• 5.多用户环境下空时分组码的应用
• 5.1.引言
• 5.2.上行链路的多用户联合检测
• 5.2.1 上行链路多用户环境的数学模型
• 5.2.2 ZF多用户联合检测
• 5.2.3 MMSE多用户联合检测
• 5.2.4 ZF和MMSE多用户联合检测法的比较
• 5.3.下行链路的多用户检测
• 5.3.1 DS-CDMA基本原理
• 5.3.2 采用直接扩频的ST-SC-FDE方案
• 5.3.3 仿真性能与分析
• 5.4 本章小结
• 6.总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文