DS-CDMA通信系统中的码辅助干扰抑制技术研究

论文摘要

扩频通信系统的一个主要优点在于宽带信号能与窄带通信信号共享信道而彼此间不会产生严重干扰。虽然扩频信号本身拥有抗任意类型窄带干扰的能力，在解扩和解调之前进行窄带干扰抑制能有效提高系统的性能增益。早期的抗干扰研究主要集中在增强单用户系统的抗干扰能力上。近年来，人们已经把注意力转向多址通信系统，特别是在当前和未来无线通信扮演着重要角色的直扩码分多址系统（DS-CDMA）。本文对DS-CDMA通信系统中的码辅助干扰抑制技术进行了研究。码辅助方法利用接收信号的扩频码将抑制多址干扰（MAI）的多用户检测技术应用到窄带干扰（NBI）抑制中。其主要思想是将数字窄带干扰视为几个相关的，虚拟的，拥有简单扩频码的扩频用户，使得多用户检测技术得以应用。多用户检测技术还可以抑制其它类型的窄带干扰，如自回归过程和音频干扰。本文对DS-CDMA系统中基于最小均方误差（MMSE）检测器和迫零（Zero-Forcing）检测器的线性码辅助技术进行了研究，并对其干扰抑制性能进行理论分析和仿真验证。结果表明，码辅助技术性能远远高于基于线性预测和非线性预测的窄带干扰抑制方法，还能同时消除系统中的MAI。本文还对利用了扩频信号和窄带干扰的几乎所有有用信息的最大似然码辅助技术进行了研究。未来的无线通信系统要求能够提供多媒体业务，实现包括语音、视频、数据等不同数据率信号的同时传输，这使得有必要去研究多速率通信系统的信号检测问题。在多速率通信系统中对每个扩频用户的可靠检测需要能够有效地抑制MAI和NBI。本文的主要工作是利用多用户检测器来同时消除可变序列长度（VSL）DS-CDMA系统中的MAI和NBI。由于VSL DS-CDMA系统中不同传输速率的用户拥有不同长度的扩频码，基于DS-CDMA通信系统中的多用户技术在这里无法直接应用。本文检测器设计的主要思想是将高速率的扩频用户转化成多个虚拟的低速率扩频用户来处理，使他们拥有相同长度的扩频码，这样就可以将DS-CDMA通信系统中的码辅助技术应用到多速率系统中来。利用接收信号的一些先验信息，本文提出了窄带干扰下VSL DS-CDMA系统的最优检测器、MMSE检测器和迫零检测器。本文在理论上分析了它们同时抑制MAI和NBI的性能，并通过仿真进行验证。在自适应率系统中，当接收机未知期望信号实际数据率时，本文提出基于码辅助盲速率检测方法对VSL DS-CDMA系统中的数据率和码元值进行估计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 扩频通信系统概述
• 1.2.1 扩频技术的起源及发展
• 1.2.2 扩频通信的理论基础
• 1.2.3 扩频技术的工作方式
• 1.3 CDMA技术介绍
• 1.3.1 CDMA系统的基本原理
• 1.3.2 CDMA系统的特点
• 1 3.3 CDMA系统中的主要干扰
• 1.4 干扰抑制技术的研究现状
• 1.4.1 多址干扰抑制技术
• 1.4.2 窄带干扰抑制技术
• 1.4.3 码辅助方法与多用户检测技术
• 1.5 论文主要工作以及章节安排
• 第2章 多用户检测技术概述
• 2.1 传统CDMA检测技术
• 2.1.1 DS-CDMA系统模型
• 2.1.2 传统检测器
• 2.1.3 传统检测器的优缺点
• 2.2 多用户检测技术
• 2.2.1 多用户检测的思想
• 2.2.2 多用户检测技术的性能测度
• 2.3 几种典型的多用户检测算法
• 2.3.1 最优多用户检测算法
• 2.3.2 解相关检测器
• 2.3.3 MMSE检测器
• 第3章 DS-CDMA系统码辅助干扰抑制技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 常见窄带干扰的建模
• 3.2.1 音频干扰
• 3.2.2 AR干扰
• 3.2.3 低速率数字干扰
• 3.3 线性MMSE检测
• 3.3.1 窄带干扰下的DS-CDMA系统模型
• 3.3.2 MMSE检测器窄带干扰抑制
• 3.3.3 MMSE检测器抗窄带干扰性能分析
• 3.3.4 与其它干扰抑制技术比较
• 3.3.5 MMSE检测器同时抑制MAI和NBI
• 3.3.6 实验
• 3.3 线性迫零检测
• 3.3.1 只存在MAI时的线性迫零检测器
• 3.3.2 同时存在MAI和NBI时的线性迫零检测器
• 3.3.3 性能分析
• 3.3.4 实验
• 3.4 最大似然码辅助技术
• 3.4.1 似然函数
• 3.4.2 最大似然码辅助窄带干扰抑制
• 3.4.3 实验
• 3.5 本章小结
• 第4章 多速率DS-CDMA系统码辅助干扰抑制技术研究
• 4.1 引言
• 4.2 多速率DS-CDMA系统模型
• 4.3 多速率系统检测器设计的基本思想
• 4.4 最优检测器
• 4.4.1 干扰信号的子空间
• 4.4.2 最优检测器
• 4.4.3 性能分析
• 4.4.4 实验
• 4.5 MMSE检测器
• 4.5.1 MMSE检测器
• 4.5.2 性能分析
• 4.5.3 盲自适应实现
• 4.5.4 实验
• 4.6 迫零检测器
• 4.6.1 迫零检测器
• 4.6.2 性能分析
• 4.6.3 实验
• 4.7 码辅助盲速率检测
• 4.7.1 盲速率检测思想
• 4.7.2 盲速率检测
• 4.7.3 实验
• 4.8 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文和科研工作情况