多载波通信技术研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文多载波通信技术研究姓名：杜政申请学位级别：博士专业：通信与信息系统指导教师：朱近康20030601中国科学技术大学博士论文摘要摘要奉文主要致力于研究在现在移动通信系统中与多载波通信有关的多方面的投术。我们旨先从一种改进的用于异步DS—CDMA的解相关接收机出发，研究了它在实际通信环境下的性能，推导了有关的理论结果。在研究这种解相关接收机的过程中，我们注意到了在准同步的通信环境下，这种解相关接收机可能会只能获得非常差的性能，而在实际的移动通信环境下，这种准同步的通信环境是非常常见的。从这个问题出

2、发，我们对其进行了分析，得到了导致这种现象的原闻，并从分析导出了多载波通信技术的基本概念。在这个过程中，我们得出了在从单载波到多载波的转换过程中，实质上是有一个折中的原则的，这必然导致了在两种技术下会有些方面有基奉的一i同。基于这样的原则，我们讨论了原来的一种互补互正交码在多载波CDMA系统中的应用时一些与原来的麻用的不同之处，指出虽然互补互正交码在以前的应用都表现出了非常理想的相关特性，但是在多载波CDMA的通信环境中，由于各个载波之间并不是完全对等的，存在群延时现象，所以应用在多载波CDNIA系统中的互补互正交码的正

3、交特性只列特定的延时才是完全理想的，这个结论也为这种技术的进一步发展指出了一些方l柚。由于OFDM的优良理想的相关特性，对于任何时延其自相关值的模都硝i变，这造成了OFDM信号在频谱上衰减得很慢的特性，结果就是虽然1i同载波上的OFDM信号彼此之间都是严格正交的，但是在很小的频偏的作用下，就会存在很大的于扰，严重影响OFDM系统的性能。所以，在OFDM系统中，频率间步是一个非常重要的问题，在这个方面，本文主要做了两个方面的探讨。在频率粗同步方面，本文对现有的差分相关检测技术进行了改进，从而在频率选择性信道里也能够获得更好

4、的性能。在频率精同步方面，本文提出了一种与现有的对时域上的相同的信号进行相关来获得频偏信息的技术计；同的方法，主要是通过在频域上发送一个伪随机序列，而接收机通过检测频偏对各个载波之间的正交性造成的破士{：的大小来检测频偏，汁算机仿真表明这种技术比原有的频域榆测技术性能要好。在信道估计方面，本文对备种基于导频插入的信道估汁技术进行了讨论，并从中选择了在每个时刻的OFDM符号中等间隔地插入导频载波，然后在接收端将在这些导频载波上解调得到的信道响应的频域分量进行内插来榆测整个频域上的信道响虑。对于这种基于内插的信道估汁方法，奉

5、文在实现上做了改进，提出了一种构造辅助多相滤波器组来获得系数的对称性和反对称性，从而能够在多相阿络中利用FIR滤波器的对称实现结构，以达到简化实现的

6、_=l的。本文还就降低OFDM发送信号的峰值功率的算法进行了探讨，提出了～种对IFFT后的时域信号用全通滤波器组滤波然后选择具有最低峰值功率的信号最后输出的方法，这种方法避免了在频率域作枢位扰动，从而4：需要做多个复杂的IFFT运算，以达到减少汁算量的F{的。同时，如果在接收机端利厢前面讨沦的导频插入的方法来主生行信道估玑就可以直接恢复出发射帆中全通滤波以前的信号，从而小需

7、要发射机将有关最后选择的信息发送给接收机，避免了系统中复杂的信令设¨。多天线发送与接收技术是最近发展起来的新技术，通过利用在衰落信号下各个天线zhdu@mail．usl,c．edu．CII第1页．共117页中国科学技术大学博士论文摘要上受到的相互独立的衰落来获得比单天线情况下更大的容量。一般来说，多天线处理技术都需要信道估计，但是，在快衰落条件下，要进行频繁的信道估玑这将付出频谱利用率降低的代价，系统实现也会比较复杂。在这种情况下，差分时空信号处理有着特别的吸引力。单现有Unitary差分时空码具有在频率利用率高的情况下

8、性能降低的问题，针对这个问题，本文提出了一种对现有的差分Unitary时空码的改进。通过弓I入多电平调制，在设讨一Unitary对空码的时候，可以获得更大的自由度，从而有可能获得更好的性能。本文对差分Unitary时空码的性能也做了分析，得到了可以分析和优化包括传统的和本文改进的Unitary时空码性能的方法，并利用这些方法对本文提出的改进Unitary时空码的参数进行了优化。仿真表明，奉文提出的改进Unitary时空码具有更好的性能。第1I页，共117页中国科学技术大学博士论文AbstractThisthesisisd

9、evotedtotheresearchaboutvariousteclmiquesaboutmulticarrierconl—municationtechniquesinmodernmobilecommunicationenvironments．Webeginwithaniulproveddecorrelatorin