MC-CDMA与分层CDMA蜂窝系统性能及其自适应

摘要

近年来，多载波码分多址(Multicarrier Code Division Multiple Access：MC-CDMA)系统受到了广泛关注，被普遍认为是下一代无线通信系统的一个很有希望的候选标准。MC-CDMA是基于正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing：OFDM)和CDMA相结合的多址技术，它结合了OFDM和CDMA的技术优点，可以提供有效的频率分集和很高的带宽效率，并且在理论上可以提供更高的容量。 性能评估是通信系统的一个重要研究领域。误码率是通信系统性能评估中最重要、应用最广泛的指标之一。在MC-CDMA系统中，接收机端的信号检测涉及到多个子载波的相干合并，因而系统的误码率性能分析由于涉及到对多个独立(子载波经历独立衰落)或者相关(子载波经历相关衰落)变量的分析而相当复杂。在MC-cDMA系统性能分析中，Nakagami-m衰落信道模型由于其通用性和更具代表性而日益受到广泛关注。本文对子载波经历相关Nakagami-m衰落m为任意实数值下的MC-CDMA系统的误码率性能进行了研究，推导了最大比合并(Maximal Ratio Combining：MRC)接收机下的系统的简单、封闭的误码率表达式，同时推导出了更简单的封闭的近似误码率表达式；提出了一种等增益合并(Equal Gain Combining：EGC)接收机下的系统的简单的误码率计算方法，该方法可以有效地计算采用EGC接收机的MC-CDMA系统在子载波经历相关Nakagami-m衰落下的误码率。 子载波功率分配是MC-CDMA系统无线资源管理的重要方面。结合α-MRC接收机(采用该接收机的MC-CDMA系统各子载波的接收功率增益是相应的子载波信道增益的α次幂)，本文提出了一种新的MC-CDMA系统子载波功率自适应分配策略，分析了该策略下的系统性能，数值和仿真结果表明了该策略的有效性。此外，对采用最小均方误差(Minimum Mean Square Error：MMSE)和串行干扰抵消(Successive Interference Cancellation：SIC)相结合的MMSE-SIC接收机的准同步上行MC-CDMA系统，结合等误码率功率控制，本文提出了基于保持信扰比(Signal-to-interference：SIR)单用户界为常数的子载波功率自适应分配策略，显著改善了系统的性能。 分层蜂窝系统可以提高系统容量，可以在最大化单位面积的用户数和最小化与切换相关的网络控制负载之间取得平衡，因而可以提供更好的服务质量(Quality of Service：QoS)。然而由于功率控制难题和大量的互层干扰，分层CDMA蜂窝系统各层的频谱分配是一个难以处理的问题。本文提出了一种衰减器并将其应用于分层CDMA系统中的各微蜂窝基站，并且研究了采用衰减器的系统经历多径Rayleigh衰落和相关阴影下的上行链路性能，考察了功率控制误差的影响。结果表明，在不采用复杂的功率控制的情形下，应用衰减器于微蜂窝基站的分层CDMA蜂窝系统各层蜂窝可以共享频谱；并且系统上行链路平均载干比几乎不受微蜂窝簇位置的影响，给系统设计中微蜂窝的放置带来了很大便利。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1 4G移动通信技术的目标和特点

1.2 4G移动通信的关键技术

1.3多载波CDMA技术

1.3.1 多载波CDMA技术的三种方案

1.3.2 MC-CDMA研究热点

1.3.3 MC-CDMA研究现状

1.4本文内容安排

第2章MC-CDMA移动通信系统模型

2.1引言

2.2 DS-CDMA基本原理

2.3 OFDM基本原理

2.4 MC-CDMA系统模型

2.5本章小结

第3章采用MRC的上行MC-CDMA系统在相关Nakagami-m衰落下的性能

3.1引言

3.2 MC-CDMA系统模型

3.3 MC-CDMA系统性能分析

3.4简单的误码率计算方式

3.5数值结果

3.6本章小结

第4章采用EGC的上行MC-CDMA系统在相关Nakagami-m衰落下的性能

4.1引言

4.2系统模型

4.3性能分析

4.4数值结果

4.5本章小结

第5章异步上行MC-CDMA系统子载波功率自适应分配

5.1引言

5.2系统模型

5.3子载波功率自适应分配策略

5.4数值结果

5.5本章小结

附录5

第6章MMSE-SIC接收机下、结合等BER功率控制的上行MC-CDMA系统子载波功率自适应分配

6.1引言

6.2系统模型

6.3结合等BER功率控制的子载波功率自适应

6.4数值结果

6.5本章小结

第7章应用衰减器于微蜂窝的分层CDMA蜂窝系统在不完美功率控制下的上行链路性能

7.1引言

7.2系统模型

7.3上行链路性能分析

7.4数值结果

7.5本章小结

附录7衰减因子的计算

结束语

参考文献

附录A缩写列表

附录B攻读博士学位期间完成的相关论文

致谢

论文原创性声明