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DS-CDMA/TD-SCDMA系统中多用户检测技术的研究

蒋笑冰  
【摘要】: CDMA是第三代移动通信系统中最主要的多址技术,本文研究了DS-CDMA系统和TD-SCDMA系统中多用户检测算法、检测器结构和性能,目标是在工程可实现的复杂度下,寻找性能优良的接收机结构,使之能够有效地抑制多址干扰、多径干扰,并具有比较好的抗远近效应能力,以提高系统容量。该工作对促进我国第三代移动通信系统TD-SCDMA自主产业的发展,具有非常重要的意义。本文的主要工作有: 1.在DS-CDMA系统中提出了基于约束最小平均峰度(Least mean Kurtosis:LMK)准则的盲多用户检测算法,分析了该算法的收敛特性。通过理论分析得出无噪情况下,带约束条件的LMK算法全局收敛,在全局收敛点上,基于LMK多用户检测算法的最优解符合解相关条件。通过仿真验证了该算法的性能与SVD子空间分解多用户检测算法的性能很相近,且能够动态跟踪信道的变化。算法的实现复杂度相对较低,具有一定的研究和实用价值。 2.针对DS-CDMA系统,提出了基于恒模算法(Constant ModulusAlgorithm:CMA)的多用户检测器结构,该结构适用于AWGN信道。通过改进CMA的代价函数,提出一种基于符号错误恒模SE-CMA(Sign Error CMA)的多用户检测算法。仿真分析表明,无论是收敛速度还是稳态性能,这种改进算法都明显优于CMA算法。最后,将SE-CMA多用户检测算法应用到多径衰落信道中。仿真结果表明在多径衰落信道下,SE-CMA多用户检测算法的收敛性能、稳态性能和子空间多用户检测算法相当,其实现复杂度明显低于子空间多用户检测算法,易于工程实现。 3.基于TD-SCDMA系统的帧结构,建立了连续和离散的时间传输模型,将解相关多用户检测算法和MMSE多用户检测算法应用在TD-SCDMA系统中,比较了常规单用户接收机与MMSE多用户接收机的检测性能。提出了多小区联合检测算法并和单小区联合检测算法进行了比较,仿真表明多小区联合检测可以有效的消除来自临小区强干扰用户的影响。 4.在TD-SCDMA系统中提出了基于PIC(并行干扰消除)和SIC(串行干扰消除)的多小区的信道估计技术,并给出了在这两种信道估计模式下多小区联合检测的性能。仿真表明,基于PIC和SIC的多小区信道估计技术可以明显的提高系统的性能,在采用了这两种信道估计方式后,即使使用单小区联合检测也能提高系统的性能,其中基于PIC的多小区信道估计技术与多小区联合检测技术相结合,可以获得更大的增益。 5.高速移动导致的多普勒频移对TD-SCDMA系统会产生严重的影响,大大降低检测性能。提出了一种频偏估计和频偏校正的方法,该方法首先根据数据域的信息精确估计出系统的多普勒频移,然后使用原有的联合检测算法解调出每个用户的每个符号,最后在符号级将多普勒频移的影响校正回来。在高速环境下,这种方法可以极大的提高系统的性能,为TD-SCDMA在高速铁路环境下的应用奠定了基础。


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