MC-CDMA双向中继的信道估计算法和多用户接入研究

摘要

结合了物理层网络编码(Physical layer network coding，PLNC)的双向中继(Two-way relay)技术，具有一般中继技术所有的优点，能为无线传输提供分集增益，提高无线传输的可靠性。此外，相比单向中继(One-way relay)，双向中继可以在不增加系统硬件成本和信道资源的情况下提高系统的容量，在频谱资源日益紧张的今天，双向中继技术无疑是一个值得重视的研究方向。
　　本文以此为背景，将研究的重点集中于双向中继的物理层信号处理，包括双向中继的信道估计和双向中继的多用户接入。
　　信道估计是无线通信物理层的关键技术之一。本文首先总结了双向中继系统中常用的信道估计算法，并在前人研究的基础上提出了一种多载波频域扩频（Multi-carrier CDMA，MC-CDMA）调制的基于数学期望最大化(Expectation Maximization，EM)算法的双向中继迭代接收机。其核心思想是通过EM迭代算法将先进信道纠错码的译码软信息用于信道估计，从而减少训练序列的开销，提高频谱利用率。同时，提出将MC-CDMA调制应用于双向中继系统，利用其抗干扰特点来提高系统性能，增加迭代收敛的速度。本文首先在单天线模型下对该迭代算法进行了推导，随后推广到多天线模型。
　　多用户接入是许多无线通信系统都会遇到的问题。针对多用户双向中继系统面对的多用户干扰，本文提出了一种适用于MC-CDMA双向中继的多用户接入方案。该方案利用MC-CDMA调制码分多址的特点，将中继节点处“符号叠加”的物理层网络编码视为多用户MC-CDMA调制，并结合源节点发送端的信道预均衡和源节点接收端的分集接收，实现了双向中继系统在多径信道下的多用户接入。由于源节点发送端的信道预均衡，上行多径信道对系统的影响得以抵消，而下行多径信道可以利用源节点接收端的分集接收来抵抗。本文分析对比了最大比合并、等增益合并和正交恢复合并三种分集接收方案。
　　本文的最后，通过对全文的总结，提出了一些双向中继信道估计和多用户问题后续的研究思路。

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致谢

摘要

插图和附表清单

第一章 绪论

1．1 论文背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 双向中继的信道估计算法

1．2．2 多用户双向中继的研究

1．3 论文主要工作和结构安排

1．3．1 论文的主要工作

1．3．2 论文的结构安排

第二章 双向中继及其信道估计算法

2．1 引言

2．2 双向中继的基本原理

2．2．1 双向中继系统模型

2．2．2 物理层网络编码

2．2．3 双向中继系统容量分析

2．3 放大转发双向中继的线性信道估计算法

2．3．1 基于块状导频的时域信道估计

2．3．2 基于梳状导频的频域信道估计

2．3．3 性能仿真

2．4 本章小结

第三章 MC-CDMA调制的双向中继迭代信道估计

3．1 引言

3．2 单对用户单天线(SISO)模型

3．2．1 多载波扩频调制

3．2．2 EM迭代算法描述

3．2．3 性能仿真

3．3 单对用户多天线(MIMO)模型

3．3．1 算法描述

3．3．2 性能仿真

3．4 本章小结

第四章 基于源节点预均衡的MC-CDMA双向中继多用户接入

4．1 引言

4．2 多对用户MC-CDMA双向中继模型

4．3 MC-CDMA双向中继的多用户接入

4．3．1 AWGN信道环境下的多用户接入方案

4．3．2 多径信道对多用户接入方案的影响

4．4 多径信道环境下的多用户接入方案

4．4．1 源节点发送端的预均衡

4．4．2 源节点的分集接收

4．4．3 源节点信道信息的获取

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

作者攻读硕士学位期间主要研究成果