基于自适应传输的单载波频域均衡系统研究

论文摘要

随着人们对多媒体数据业务需求的增多,通信系统的传输速率也越来越高,相应的由于无线信道中的散射、反射、折射所引起的信号多径传播以及衰落对宽带通信系统的设计提出了严峻的挑战。具有不同延迟和衰落的信号到达接收机后,会产生严重的码间干扰（ISI）。正交频分复用（OFDM）技术通过把信号分流的方式调制在并行的子载波上,使得每一子载波上的信道近似为平衰落信道,从而有效抵消了信号的ISI。但是OFDM技术的峰均比很高,对于接收机的放大器的线性范围要求很宽,使得系统成本大大增加。相对而言单载波频域均衡（SC-FDE）技术并没有这样的缺点,它的系统性能以及复杂度和OFDM系统类似,目前获得了广泛的研究。在传统的无线电系统中,发射机与接收机中的传输参数,例如,调制方式、编码方式、滤波滚降系数、发射功率、帧长度、传输速率都是固定的。在系统设计时,不得不考虑信道最坏时的情况,系统的传输参数均以最坏信道为参考,这使得频带利用率很低。在当今频谱资源日益匮乏的时代,这种设计理念急需改变。随着人们不断的探索、研究以及硬件条件的不断提高,“自适应传输”的思想慢慢进入了人们的视野。它的基本思想是,实时监测信道的变化,并能根据描述信道质量变化的指标,例如信噪比（SNR）、信干噪比（SINR）、功率消耗、误码率,实时改变发射机的传输参数,在提高频谱利用率的同时,增强了系统鲁棒性以及系统平均吞吐量。本文首先研究了瑞利多径信道的特点、描述参数以及建模方法,仿真实现了所采用的信道模型;其次,通过在SC-FDE系统中引入自适应传输技术,形成了所要研究的自适应单载波频域均衡（ASC-FDE）系统。该系统的关键技术包括信道估计技术、信噪比估计技术、频域均衡技术、自适应传输技术、帧结构设计等,再次,仿真并分析了这些关键技术中采用的不同算法及其性能,依据算法性能以及实际应用的折中考虑,选择出ASC-FDE系统中合适的算法,完成了系统的设计;最后给出了ASC-FDE系统仿真运行结果,并对该系统的运行结果进行了理论分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究目的和意义
• 1.3 研究现状
• 1.4 本文的结构与主要研究内容
• 第2章 瑞利多径信道特性研究及建模
• 2.1 引言
• 2.2 多径效应
• 2.2.1 多径信道特性概述
• 2.2.2 WSSUS模型的统计特性
• 2.3 多径信道建模及仿真分析
• 2.3.1 时延扩展仿真分析
• 2.3.2 多普勒扩展仿真分析
• 2.4 瑞利多径信道仿真
• 2.5 本章小结
• 第3章 自适应单载波频域均衡系统关键技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 训练序列设计
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 训练序列选取
• 3.3 信道估计技术
• 3.3.1 LS信道估计器
• 3.3.2 LMMSE信道估计器
• 3.3.3 信道估计器的选取
• 3.4 信噪比估计技术
• 3.4.1 AWGN信道下的信噪比估计算法研究
• 3.4.2 瑞利多径信道下的信噪比估计算法研究
• 3.5 频域均衡技术
• 3.5.1 频域均衡器的实现
• 3.5.2 不同频域均衡算法的性能比较
• 3.6 自适应传输技术
• 3.6.1 自适应传输的基本原理
• 3.6.2 自适应模块中的关键技术
• 3.6.3 自适应参数的性能比较
• 3.7 本章小结
• 第4章 自适应单载波频域均衡系统设计及仿真验证
• 4.1 引言
• 4.2 ASC-FDE系统仿真参数选取
• 4.2.1 训练符号帧结构设计
• 4.2.2 传输模式选取
• 4.3 自适应切换门限
• 4.4 系统仿真验证及结果分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢