基于小波包分复用技术的多载波通信系统研究

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1、1.绪论从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。智能天线与WPDM的结合，将为每位用户提供更加优质的信号服务。(3)将CDMA与WPDM技术进行相互融合通信系统的改革与交替从来都不是跳跃性的，而是根据现有的网络条件和基础设施，逐步实现旧技术向新技术的演进。这一模式最大限度的利用了当前的技术资源，降低了研发难度与研发风险。3G向4G的过渡也将遵循这一模式，因此，研究人员开创性的将两代通信技术进行融合，形成WPDM-CDMA系统，以完成3G向4G的平稳过渡。研究结果显示，WPDM-CDMA系统可以提供3重正交性：子载波间正交、

2、子载波内正交、扩频序列正交。1.3本文的主要内容及结构随着国际上对小波包分复用技术日渐深入的研究，一些理论上及工程上尚待解决的关键问题也逐渐浮出水面，它们包括：(1)WPDM系统子载波基的选取问题事实上，系统受信道干扰的影响程度由两个因素的决定：1.信道的时频特性；2.子载波基的选取。通常情况下，信道的时频特性是给定的，那么可选择改变子载波基来增加系统的抗干扰能力。传输信号在面对复杂而多变的通信信道时，可能在时-频域内产生双重扩展，造成严重的ISI和ICI，这时，传统的正弦基将难以满足系统的性能要求。因此，需要在小波包库内寻

3、找新的，能有效抵御信道干扰的载波基，来应对日益拥挤，复杂的通信环境。(2)如何根据用户要求，自适应的分配子载波的频带，达到频带利用的最优化未来的通信系统要求具备以下5个基本条件：1.具备很高的传输速率与传输质量；2.灵活多样的业务功能；3.开放的平台；4.高度智能化的网络；5.安全可靠的鉴权机制。这就要求WPDM技术需要具有智能化的子载波分配技术，可变的子载波调制技术及易于添加新的服务项目等特点。对相关技术的研发将有助于WPDM技术早日步入工程实际应用。本文将在详细介绍多载波调制技术与小波包分复用技术的基础上，围绕WPDM技

4、术中子载波基的选取与最优基的搜索这两大关键问题展开深入而细致的研究。全文首先概括并阐述了多载波调制与小波包分复用技术的研究现状及发展前景，介绍了时频分析与小波包理论,并以此为基础，分析了在多径衰落信道模型下，子载波基的选取对系统抗干扰性能的影响。给出了频率弥散信道中子载波基的选取原则，提出以小波包函数替代传统OFDM技术中所采用的正弦基作为子载波基进行传输，利用小波包函数良好的自正交性与互正交性，来获取更优的抗噪声与抗干扰性能。5重庆理工大学硕士学位论文接下来，分析了小波包基的构成原则与选择方法，针对多载波通信系统的性能要求

5、，选取ICI与ISI联合功率及峰均功率比作为度量准则，并将子载波数目作为搜索约束条件，提出了一种基于根节点逐级向下按二进支路分解，利用度量准则函数决定父子节点间取舍的最优基搜索算法，并解决了约束条件下的最优基输出问题。本论文的结构安排如下：第二章详细介绍了多载波调制技术的原理及其技术优势，并概述了几种多载波调制系统的实现技术及其收发机结构。第三章阐述了时频分析与小波包理论，重点介绍了小波包分复用技术的架构与技术特点。第四章深入阐述了子载波基的选取对多载波通信系统性能的影响，分析了无线信道衰落特性及模型，给出了频率弥散信道中子

6、载波基的选取原则，论证了以小波包函数作为子载波进行传输的可行性，并以实验数据展示了其有效性。第五章论述了最优小波包基的选取对WPDM系统性能的影响，分析了小波包基的构成原则与选择方法，针对不同系统的性能要求，提出了一种新的最优基搜索算法，解决了子载波约束条件下的最优基输出问题。此算法在4径Rayleigh衰落信道模型下测试结果验证了其有效性与可靠性。研究结果表明，采用最优基结构的系统比传统结构系统的性能提升约20%左右。62.多载波调制系统第二章多载波调制系统目前，高速率通信系统发展迅猛，面向未来的下一代通信系统大多数都采用

7、多载波调制技术(Multi-CarrierModulation,MCM)的系统方案。多载波调制技术具有内在的抗频率选择性衰落与抗多径衰落的能力，并且抗噪声能力强，频谱利用率高，适合传输高速数据，其在近几年来得到研究人员与工程应用人员的广泛关注。在无线本地环路(WLL)、数字音频广播(DAB)等方面，多载波调制技术都得到了广泛的应用。[23]2.1单载波调制目前正在使用的通信系统，大多数都采用的是单载波调制，其基本结构如图2.1所示。图中H(t)为匹配滤波器，当系统以较低的速率传输数据时，信道中产生的多径效应对符号间干扰并不是

8、很严重，可以通过在接收端使用均衡技术改善系统性能。但对于宽带传输业务，由于数据传输速率很高，系统中的时延扩展会造成严重的符号间干扰，这就使得接收端的均衡变得非常的复杂，还要考虑均衡的实时性和收敛速度等。此外，当信号的带宽接近或大于信道的相干带宽时，信道中的时间弥散特性将会造成频率选择性衰落