MIMO多载波CDMA系统关键技术研究

摘要

在3G中 CDMA是一种最主要的技术，而 OFDM调制将是未来宽带无线传输技术的关键技术，这主要是因为多载波技术为在移动环境所带来的高度不利的无线信道条件下传输高速数据提供了一种很好的解决方法。因此，多载波技术融合CDMA技术，构成多载波CDMA系统是未来移动通信重要的发展方向之一。多入多出(MIMO)技术是无线通信技术发展的一次重大飞跃，它能够突破无线频率资源限制，大幅度地提高无线通信系统的频谱效率，被公认为是无线通信技术的未来发展趋势。因此，MIMO和 MC-CDMA技术相结合，能够提高传统MC-CDMA系统的性能。
　　本论文重点研究了 MIMO MC-CDMA系统的空时频编码、多用户检测、时频同步、自适应子载波分配算法等技术。课题的主要内容和创新点如下：
　　1)当前 MIMO MC-CDMA系统中,对其编码的研究大都在空间和时间,或者空间和频率这两维方向上进行,即空时编码或空频编码。这两种编码技术一般只能获得两维方向上的增益,为了更加充分利用空间、时间和频率三维方向上的增益,人们提出了空时频编码技术。本文就空时频编码技术主要研究了两类空时频编码：分层空时频编码和高速全分集空时频编码，并详细介绍了其编码过程，仿真实验表明这两种空时频编码的性能都要远远好于空时编码和空频编码。
　　2)针对 STBC-MIMO MC-CDMA多用户检测方法存在计算复杂度高、工程实现困难的问题，本文提出利用一种混合量子进化算法(HQEA)解决 STBC-MIMO MC-CDMA多用户检测问题，该算法不仅具有较低的计算复杂度，而且解决了量子进化算法容易陷入局部最优解、参数个数较多和通过查表来更新量子门的问题。仿真表明，该算法在 STBC-MIMO MC-CDMA系统多用户检测问题上，具有比其他智能算法更强的跳出局部最优和寻找全局最优的能力。
　　3)针对以往集中式 MIMO MC-CDMA算法不能解决分布式 MIMO MC-CDMA系统中每一对发射天线和接收天线间存在着不同的时延和频偏的问题，本文提出了一种新的分布式 MIMO MC-CDMA同步算法。该算法利用一种新的导频符号，采用谱分析和最大似然估计进行定时估计和小数频偏估计，并且解决了最大似然估计由于周期函数所带来的常数模糊问题，最后通过循环位移进行整数频偏估计。
　　4)针对多用户MIMO MC-CDMA系统中自适应子载波分配存在系统容量与用户间速率比例和计算量的矛盾，本文提出采用一种基于子载波的自适应子载波分配算法的同时，引入子载波重新分配机制，并在各子载波使用等功率发射。该算法在考虑系统容量的同时，兼顾了用户间速率比例的公平性和计算复杂度。

目录

MIMO多载波CDMA系统关键技术研究

RESEARCH ON KEY TECHNOLOGIES OF MIMO MC-CDMA SYSTEM

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的背景及立题的意义

1.2 需面向未来无线通信的物理层关键技术

1.3 MIMO多载波CDMA系统关键技术及研究现状

1.4 课题主要研究内容与创新点

第2章 MIMO多载波CDMA系统

2.1 无线移动信道

2.2 分集技术

2.3 OFDM相关理论

2.4 MIMO多载波CDMA系统

2.5 本章小结

第3章 MIMO多载波CDMA系统空时频编码研究

3.1 分层空时频编码

3.2 高速全分集空时频编码

3.3 两种空时频编码对比

3.4 本章小结

第4章 MIMO多载波CDMA系统多用户检测算法

4.1 引言

4.2 STBC-MIMO MC-CDMA系统模型

4.3 多用户检测算法

4.4 仿真试验与性能分析

4.5 本章小结

第5章 MIMO多载波CDMA系统时频同步算法

5.1 引言

5.2 系统信号模型

5.3 导频符号设计

5.4 定时同步

5.5 小数频偏估计

5.6 整数频偏估计

5.7 仿真试验与性能分析

5.8 本章小结

第6章 MIMO多载波CDMA系统自适应子载波分配算法研究

6.1 引言

6.2 系统模型

6.3 子载波分配算法

6.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学位论文

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致谢