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复旦大学
博士学位论文
MIMO通信系统的研究
姓名:杨代明
申请学位级别:博士
专业:电路与系统
指导教师:张立明
20040427
摘要现代通信系统的发展非常迅速,在技术和市场上都获得了极大的成功。但是,高速的无线终端接入问题仍然没有解决,这使得人们通过无线技术传输文本,语音,图像等综合多媒体业务的梦想难以实现。为了提供高速的无线终端接入方法,在接收和发射端都采用多天线的无线技术就应运而生。本文研究面向未来无线通信应用的系统的基带处理算法,其中包括均衡,空时编码,纠错编码三部分。系统的设计目标是能够提供高速率低延迟的传输能力。这也就是系统中均衡,空时编码,纠错编码等各个部分的设计目标。系统的传输环境是移动的多径衰落环境,因此接收端必须消除接收信号的符号间干扰和通道间干扰。有多种均衡技术可以实现这个目的。目前大量采用的方法是训练方法,这种方法的缺点是要消耗大量的传输带宽。而其他的不需要训练的盲方法对信号结构或者嗓声特性等有特殊的要求,应用场合有限,而且在误码性能,收敛性能和鲁棒性方面都各有缺点。本文关于均衡的工作是提出了采用子空间跟踪的盲均衡方法和广义高斯近似的最小互信息的盲均衡方法。子空间跟踪的盲均衡方法用子空间跟踪技术将传统的子空间方法改造为一个自适应方法,便于实时应用。另外,根据均衡器输出信号具有广义高斯近似分布的特点,本文提出了广义高斯近似的最小互信息的盲均衡方法。这种方法不需要对发射信号的结构进行限制,较之恒模盲均衡算法有更大的使用范围。在系统空时编码方面,本文提出正交线性空时弥散码。正交线性空时弥散码运用正交矩阵的列矢量构造空时正交调制基矢量或者基矩阵。这种方法设计简单,便于采用相干检测的解调方法,调制以及解调都易于实现,而且误码性能优于一般空时弥散码。根据不同的传输需求,正交线性空时弥散码的形式还可以灵活变化。纠错编码技术也是系统设计的一个关键问题。传统的无线通信系统采用的纠错技术是二进制卷积码蛘逿码投嘟芌氲募读!U庵方法的性能比较好,但是结构复杂,实现不了高速传输。本文建议了基于局部概率传播译码的低密度卷积码和码的级联方案。低密度卷积码结合了低密度码性能良好和泽码简单的特点和卷积码产生矩阵具有带状结构的特点,具有优于一般卷积码的性能。而其译码器更为简单,可以采用流水线结构,避免了低密度码的泽码延迟大,卷积码和朐舐敫丛复旦大学博士学位论文
的问题。针对高传输速率低延迟的设汁目标,研究了采用盲均衢方法,交线性空时弥敞码,低密度卷积码和码级联纠错的系统的整体性能。仿真实验表明,本文的系统方案在传输吞吐率和传输延迟性能方优白钣写硇缘呐分轎项目中的系统方案。关键词:,子空间跟踪,耙甯咚狗植迹ぞ猓菇幌咝悦稚⒙耄兔度卷积码复鹧Х壬涎宦垡
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第一章引言的章节安排。下一代通信网络初步介绍了通信系统的研究背景,本文的工作,创新点以及本文过去十几年,通信技术得到了人类有史以来最辉煌的发展,也因此极大地促进了世界各地的社会和经济发展。人们对先进通信技术的期望和要求也进一步提高,于是提出了随时随地的低成本多业务通信理想。第三代移动通信技术是通信产业界对这种理想追求过程的一个阶段性成果,,由于技术和商业,政治等多方面的原因,尤其是技术和知识产权的原因,比如各个标准设备的互连问题,专利许可的问题等,第三代移动通信技术的商业推广并不成功。因此人们开始了对后甚至等下一代无线通信系统的探索和研究。下一代无线通信要实现随时随地的低成本多业务通信理想,必须解决传输,交换和接入等技术关键问题。光纤通信技术具有极高的传输速率和传输图下一代通信网络系统系统设想复旦大学博士学位论文
琞:』漉震。,≤篓鬟孥叠前鬻簟凇埽篿:下一代无线通信的关键技术中的骨干网应该是基于传输和交换技术的高速光纤网络。在网络的周边接:饕..瞄晦≮啦函前撼;::鏸乏。...唬籣沸凼质量,已经基本解决了全球各地的远距离大容量传输问题。忍亟换患际鹾高速率的无线接入技术是目前需要解决的问题。另一方面,下一代无线通信系统需要包括多种接入技术,因此是一个相当复杂的网络系统。图是欧洲无线通信研究计划中韵乱淮尴咄ㄐ磐缦低车墓划。这个规划基本代表了学术和产业界下一代无线通信网络系统的看法。图入部分,既包括了目前已经有的公用电话网络,基于等技术的数据接入网络,还包括基于等移动通信技术和壬淦到尤爰际醯奈尴咄纭无线移动技术的应用环境的一个特点是包括各种电子系统,比如卫星通信系统,低常猛ㄐ畔低车取N尴咭贫ㄐ畔低潮匦肴繁S肫渌低的协调共存。因此,各个国家和地区对无线移动通信的射频带宽,发射功率等指标都有严格的限制。在政策和技术条件的限制下,无