高速移动环境下宽带无线视频通信系统及其抗干扰技术研究精要.pdf

上海交通大学博士学位论文高速移动环境下宽带无线视频通信系统及其抗干扰技术研究姓名:张文军申请学位级别:博士专业:信息与通信工程指导教师:刘勃 201004 上海交通大学博士学位论文摘要高速移动环境下宽带无线视频通信系统及其抗干扰技术研究摘要未来无线通信发展的一个重要方面是其在专业领域和特殊环境下的应用研究。而其中一个需要关注的内容就是高速移动环境下的宽带无线视频通信系统。有关这方面研究的两个关键问题是“高速移动"和“宽带"。高速移动对于通信系统的信道来说,意味着很强的多普勒效应,而宽带代表着系统将面临比较严重的多径干扰。以数字电视地面广播为例的传统宽带无线通信技术已经较好地解决了宽带系统中多径干扰的问题,但是在“高速移动"的环境下,这种干扰的特征发生了新的变化,需要对这种新变化进行分析,并在此基础上对传统系统进行相应的优化改造。本文通过对两个特定系统——高速铁路电视单频网和机载视频通信系统的研究, 在找出其各自关键技术难点,解决实际问题的基础上,也总结出此类专用系统设计和实现的方法,为未来更大规模和更多类型的特殊需求的无线通信系统设计提供有价值的参考。本文的工作主要围绕三大关键内容:无线信道测试和建模,系统改造和设计,关键算法研究(主要是信道估计和均衡算法)。首先,关于无线信道测试和建模,本文总结了无线信道模型的主要特点和参数、以及现有各种信道测试的方法。同时结合现有设备,给出实用的信道测试的设备。利用上述设备,对高速铁路电视单频网和机载通信的信道环境进行了数据采集和分析,提出上述两种环境下的参考信上海交通大学博十学位论文摘要道模型。其次,在系统改造和设计方面。在高速铁路电视系统的分析中,本文根据铁路电视线性单频网的特点给出一种系统设计方案,主要是参照两发一收多天线系统的方案,进行系统设计、导频设计和数据帧结构设计。而在机载系统中,本文给出了机载宽带无线视频系统的设计方案, 包括:系统参数选择、帧结构设计。最后,在关键算法研究方面,本文主要围绕接收机的关键技术——信道估计和均衡进行研究。提出一种针对铁路电视线性单频网中两组强多径情况下的基于迭代和干扰消除的均衡器方案。该方案能够更加充分地利用两组多径的能量,从而提高系统的性能。另外,提出一种适合高速移动环境下的频域前馈滤波结合时域反馈的均衡算法。这种算法能解决传统频域均衡算法在高速移动环境下性能不佳的问题。除了上述的均衡研究,本文也对其他一些相关的技术进行了研究,包括:针对简化信道模型后的铁路电视单频网系统提出一种合并分集算法,这种算法相比于实际采用的选择性分集算法,能够提供更好的系统性能;针对高速移动引起的衰落信道中深衰落导致的系统性能下降问题,提出一种交织器参数的设计方法。这种方法以系统电平交叉率和平均衰落持续时间为依据,设计交织器的深度和行数等参数,以减小衰落信道引起的突发误码对系统性能的影响。上述三个方面的内容,是建立在两个实际应用基础上的,围绕“高速移动"给宽带系统干扰所带来的新特性,在解决实际问题的同时,也做出了相应的理论扩展。同时,通过对两个实际系统的参与和研究,也得到了设计专用系统的一些方法和思路,即针对具体的专业领域需求, 按照“分析应用环境——改造(设计)系统方案——关键技术研究’’思上海交通大学博士学位论文摘要路进行设计的方法。关键词:高速移动,铁路电视,机载,信道测试和建模,信道估计和均衡,交织器设计上海交通大学博七学位论文摘要 Research on Broadband Wireless munication Systems under High Speed Mobile Environments andtheAnti-inference Technologies in theseSystems ABSTRACT One of theimportant aspects of furture development of munication is itsapplication insome professional area and special environment,among which thebroadband wireless munication system iswhatweshould pay attention to. Two key words aboutthe research intheabove mentioned areais‘‘high speedmobile’’and‘‘broadband'’.High speedmeansstrongDoppler effectsto system,while broadband es with severe multipath interference. Traditionalbr