天线阵CDMA系统中的空时处理技术研究

论文题目: 天线阵CDMA系统中的空时处理技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 通信与信息系统

作者: 张小飞

导师: 徐大专

关键词: 智能天线,阵列信号处理,空时处理,联合估计,接收机,多用户检测,空时多用户检测,小波,自适应波束形成,信道估计,平行因子

文献来源: 南京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 空时处理技术联合时域和空域信号处理技术,充分利用无线信道的空时结构特征,弥补了时域信号处理和空域信号处理二者的局限,能够提高无线通信系统的容量、覆盖范围和传输速率。本文研究了天线阵CDMA系统中的空时处理技术,主要包括空时信道估计、波束形成技术、空时2D-RAKE接收机、多用户检测、空时多用户检测和联合估计。本文的主要工作如下:将平行因子技术应用到联合角度和时延估计中,提出了均匀线阵/均匀圆阵下基于三线性交替最小二乘的盲联合角度和时延估计算法(TALS-LJADE / TALS-CJADE),及其改进算法:均匀线阵/均匀圆阵下基于复平行技术的盲联合角度和时延估计算法(COMFAC-LJADE / COMFAC-CJADE)。传统联合角度和时延估计方法在过载情况下(用户数大于阵元数)不能正确估计。与传统联合角度和时延估计方法相比,TALS-LJADE和TALS-CJADE算法具有较好DOA和时延的联合估计性能,且在过载情况下仍有较好的性能。而且它们无须信道冲激响应,是盲、鲁棒的联合处理方法。COMFAC-LJADE和COMFAC-CJADE算法不仅具有较好角度和时延估计性能,而且有着较快收敛速度。研究了Rayleigh信道下2种导频辅助的空时2D-RAKE接收机结构:干扰置零2D-RAKE接收机(ZF-2DRAKE)和基于空时信道估计的时空级联2D-RAKE接收机(SPCE-2DRAKE),推导了它们的误码率性能。仿真表明:ZF-2DRAKE接收机性能优于传统的2D-RAKE;SPCE-2DRAKE接收机在不同多普勒频移情况下具有较好的性能,而且实现容易。提出了一种基于加权最小二乘的自适应信道估计方案(AWLS),用于相干检测,进而提高了接收机的性能。仿真表明:在不同的多普勒频移情况下,AWLS能有效地估计出时隙中数据段的信道参数,很好地跟踪多径衰落信道的变化。SPCE-2DRAKE接收机需要已知时延信息;ZF-2DRAKE接收机需要已知角度和时延信息。为此提出了TALS-LJADE算法与干扰置零2D-RAKE相结合的方案(LJADE-ZF-2DRAKE),利用TALS-LJADE算法进行角度和时延估计,再进行干扰置零2D-RAKE检测;同时还提出了TALS-LJADE算法与SPCE-2DRAKE相结合的方案(LJADE-SPCE-2DRAKE),利用TALS-LJADE算法进行时延估计,再进行2D-RAKE检测;它们在较高SNR情况下也具有较好性能。将小波理论应用于自适应多用户检测中,提出了基于小波/小波包变换的自适应多用户检测算法。基于小波变换的自适应多用户检测算法(WT-MUD)和传统的LMS自适应多用户检测算法相比,WT-MUD算法收敛速度加快;基于小波包变换的自适应

论文目录:

第一章绪论

1.1 研究背景

1.1.1 无线信道的特点

1.1.2 智能天线的基本概念及组成

1.1.3 智能天线技术对移动通信系统性能的改善

1.1.4 智能天线的发展前景

1.2 空时二维处理方法

1.2.1 波束形成技术

1.2.2 发送空时处理

1.2.3 接收空时处理

1.2.3.1 空时2D-RAKE 接收机

1.2.3.2 空时多用户检测

1.3 论文的工作和内容安排

第二章空时信道模型

2.1 无线信道概述

2.2 多径衰落

2.3 阵列响应矢量

2.4 空时信道模型

2.5 本章小结

第三章联合角度和时延估计

3.1 引言

3.2 均匀线阵下的盲联合角度和时延估计方法

3.2.1 接收信号模型

3.2.2 三线性交替最小二乘算法

3.2.3 可辩识性

3.2.4 盲联合角度和时延估计方法

3.2.4.1 DOA估计

3.2.4.2 时延估计

3.2.4.3 盲联合角度和时延估计方法

3.2.5 仿真实验和分析

3.3 均匀线阵下的快收敛性的联合角度和时延的估计方法

3.3.1 COMFAC 算法

3.3.2 均匀线阵下的快收敛性的联合角度和时延的估计方法

3.3.3 仿真实验和分析

3.4 均匀圆阵中一种盲联合角度和时延估计方法

3.4.1 接收信号模型

3.4.2 可辩识性

3.4.3 盲联合角度和时延估计方法

3.4.3.1 时延估计

3.4.3.2 二维方向角的最小二乘估计

3.4.3.3 盲联合角度和时延估计方法

3.4.4 仿真实验和分析

3.5 均匀圆阵中快收敛性的联合角度和时延的估计方法

3.5.1 仿真实验和分析

3.6 本章小结

第四章空时2D-RAKE 接收机

4.1 引言

4.2 接收信号模型

4.3 空时级联的2D-RAKE接收机

4.3.1 干扰置零2D-RAKE 接收机

4.3.2 信道估计

4.3.3 性能分析

4.3.4 实验仿真和分析

4.3.5 基于角度和时延估计的干扰置零2D-RAKE 接收机

4.4 时空级联的2D-RAKE 接收机

4.4.1 基于空时信道估计的2D-RAKE 接收机

4.4.2 性能分析

4.4.3 仿真与分析

4.5 本章小结

第五章多用户检测

5.1 引言

5.2 基于小波/小波包变换的自适应多用户检测

5.2.1 自适应MMSE 多用户检测

5.2.2 基于小波/小波包变换的自适应多用户检测算法

5.2.3 算法性能分析

5.2.4 仿真实验和分析

5.3 非同步CDMA 系统中一种的降阶多用户检测的算法

5.3.1 系统模型

5.3.2 软判决降阶多级PIC 的多用户检测算法

5.3.3 仿真实验和分析

5.4 本章小结

第六章空时多用户检测

6.1 引言

6.2 单径信道下同步CDMA 的盲空时多用户检测

6.2.1 单径信道下同步CDMA 接收信号的三线性模型

6.2.2 可辩识性

6.3 异步CDMA 中的盲空时多用户检测

6.3.1 小时延信道下

6.3.2 一般时延

6.3.3 大时延扩展

6.3.4 仿真实验和分析

6.4 多径情况下盲空时多用户检测

6.4.1 小时延

6.4.2 一般时延

6.4.3 大时延扩展信道下

6.4.4 仿真实验和分析

6.5 非整数码片时延下的盲空时多用户检测

6.5.1 接收信号模型

6.5.2 非整数码片时延下的盲空时多用户检测

6.5.3 仿真实验和分析

6.6 均匀圆阵下的盲空时多用户检测

6.6.1 同步系统单径情况下盲空时多用户检测

6.6.2 非同步系统单径情况下盲空时多用户检测

6.6.3 多径信道下盲空时多用户检测

6.6.4 仿真和分析

6.7 基于时延估计的空时多用户检测

6.7.1 时延估计误差分析

6.7.2 基于时延估计的空时多用户检测

6.7.3 仿真实验和分析

6.8 本章小结

第七章波束形成技术

7.1 引言

7.2 降维频域的自适应波束形成算法

7.2.1 接收信号分析

7.2.2 降维频域的自适应波束形成算法

7.2.3 算法性能分析

7.2.4 仿真实验和分析

7.3 小波域自适应波束形成算法

7.3.1 接收信号多分辨率特性

7.3.2 小波域的自适应波束形成算法

7.3.3 算法性能分析

7.3.4 仿真实验和分析

7.4 基于小波包变换的自适应波束形成算法

7.4.1 基于小波包变换的自适应波束形成算法

7.4.2 算法性能分析

7.4.3 仿真实验和分析

7.5 本章小结

第八章结论

8.1 本文的工作总结

8.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间已发表、录用的论文

发布时间: 2006-09-05

参考文献

[1].移动通信中的MC-CDMA技术[D]. 栾英姿.西安电子科技大学2003
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[3].未来移动通信系统的几种新型接收机研究[D]. 吴莉莉.西安电子科技大学2004
[4].移动通信中的多用户检测与自适应空时接收机研究[D]. 王伶.西安电子科技大学2004
[5].空间信号检测与参数估计的阵列处理方法研究[D]. 陈建峰.西安电子科技大学2004
[6].通信信号处理中若干问题的算法研究[D]. 刘文龙.大连理工大学2004
[7].DS-CDMA与MC-CDMA系统中的多用户检测技术研究[D]. 林丽莉.浙江大学2005
[8].CDMA移动通信系统的多用户检测研究[D]. 王庆扬.华南理工大学2000
[9].扩频通信系统多用户检测技术的研究[D]. 李江源.华南理工大学2006
[10].宽带CDMA移动通信系统多用户检测技术研究[D]. 熊尚坤.华南理工大学2004

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