（通信与信息系统专业论文）高阶调制单载波系统中的低复杂度均衡算法研究.pdf

摘要 摘要 移动通信的发展面临着更高传输速率需求与频谱资源日趋紧张的矛盾，如何能够在不 增加带宽的情况下提高通信系统的信息传输速率一直是研究的热点e d g e 系统通过采用 多时隙和高阶调制技术，能够在现有的蜂窝系统中有效地提高数据传输速率，从而提供更 高的频谱效率。在现有的g s m 资源条件下，e d g e 能够显著改进目前在g s m 网络上提供 的服务，实现第三代移动通信网络的部分功能，更好满足了无线多媒体应用的带宽需求。 在实际应用中，高阶调制的应用对接收端检测器的性能和计算复杂度也提出了新的挑战 因此，本论文就基于单载波的高阶调制下低复杂度均衡算法进行了研究 本文首先讨论了单载波系统中的序列检测算法，对基于匹配滤波器的u n g e i b ) c c k 算法 和基于匹配白化滤波器的f o m o y 算法下的各种减状态序列检测算法进行了性能仿真和计 算复杂度比较。同时提出了带纠错的双向减状态序列检测( b i - m r s s e ) 算法以及基于球 形译码( s d ) 原理的s d r s s e 算法。通过性能仿真和算法复杂度分析发现所提出的 b i - m r s s e 算法的检测性能能够明显优于同条件下的r s s e 算法的性能。s d - r s s e 算法能 够在保持原r s s e 检测性能的同时，进一步的降低其计算复杂度。 然后，本文讨论了有色干扰下的单天线干扰抑制算法。重点研究了联合减状态序列检 测( j r s s e ) 算法、基于白化滤波的减状态序列检测算法和基于噪声预测的减状态序列检 测算法。在理论分析和仿真比较的基础上，提出了一种延迟的j l l , s s e 检测算法，延迟豫, s s e 算法能够有效抵抗预滤波对j r s s e 算法造成的性能损失，进一步提高系统检测性能 最后，本文研究了单载波频域均衡( s c f i ) e ) 技术重点研究了基于时域噪声预测的 频域均衡( f d e n p ) 算法，以及m i m o 信道环境下的f d e - n p 算法在理论推导和算法 仿真的基础上，提出f d e - n p 选择反馈算法和f d e - n p 自适应选择反馈算法，并与传统 f d e - n p 算法进行了比较。同时，探讨了s c 皿e 技术在e d g e 系统中应用。并与序列检 测算法进行了性能和复杂度比较。 关键字：e d g e 系统，序列检测，联合检测，单载波频域均衡。噪声预测 a b s n l a ( 叮 a b s t r a c t t h em a i np r o b l e mo ft h em o b i l ec o m m m a i e a t i o ns y s t e mi st h ee o n t a a d i e t i o nb c t w c c l lt h e n c e do fh i g h - r a t el z a m m i 船i o na n dt h el i m i t a t i o no ff x e q u e n e ys p e e l r u mh o wt oc n h a l l c ct h e i n f o r m a t i o ni z a m m i s s i o nr a t ew i t h o u ti n c r e a s i n gt h eb a n d w i d t h , h a sb e e nah o tp o i n t 缸r e s e a r c h w i t ht h eb e l po fm l l t i - s l o ta n dh i g ho r d e rm o d u l a t i o n , e d g ec a np r o m i n e n t l yi m 芦o v ct h c s e r v i c ep r o v i d e db yt h ec t r r c n tg s mn e t w o r k , w h i l ek e y i n gt h eo r i g i m lg s m1 e s 0 1 1 1 c e s a n d e d g e 锄r e a l i z ep a r t i a lf i m e t i o ni nt h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ee o m m a m i e a t i o n , t of u l f i l lt l a e b a n d w i d t hr e q u i r e m e n to fw i r e l e s sm u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n - h o w e v e r , i np r a c t i c a la p p l i c a d o n , h i g ho r d e rm o d u l a t i o np u t sf o r w a r dt h el l c wc h a l l e n g et ot h ep e r r o m c ea n dt h ee o m p u t a t i o m l c o m p l e x i t yo ft l a er e c e i v e r t i a e r c f o r e ，e q u a l i z a t i o na l g o r i t h t mw i t hl o wc o m p l e x i t yi nh i g h 妇 m o d l x l a t i o nf o rs i n g l ec i u i i c rs y s t e m 缸et h ef o c u s e so f t h i sd i s s e r t a t i o n f i r s t l y , s e q u e n c ed e t e c t i o na l g o r i t h r mi ns i g l ee a r l i e ra r ed i s c u s s e x l , a n ds e v e r a lr c d e e d - - s t a t e 鼹臻l 船d e t e c t i o na l g o r i t h m sb o t hi au n g e r b o c c k sf o r 衄l a t i o nw h i e l ao p e r a t e sd i r e c t l y o ne o n v e n t i o m lm a t c h e df i l t e ro u t p u ts a m p l e s ，a n di t , f o m e y sf o r m u l a t i o aw l a i e l ao l m a t e d0 1 1 t h co u t p u ts a m p l e sa t t e rw h i t e n i n gf i l t e r , a l l ：s i m u l a t i n ga n dc o m p a r e di np e r f o r m 城ea n d c o m p l e x i t y t h e nt h cd i s s e r t a t i o np r o p o s e dab i - m r s s ea l g o r i t h mw l a i e h 埋：娜b i - d i r c e t i o m l r e d u c e d - s t a t es e q u e n c ed e t e e t i o r , 丽i hc l t o tc o r r e c t i o n , a n das d r s s ea l g o r i t h mb a s e do n s p h e r ed e c o d et h e o r y 1 ) e r f o r m a n e es i m t t l a t i o na n dc o m p l e x i t ya r a l y s i si n d i c a t et h a tb i - m r s s e a l g o r i t h mi nt h ep a l e rm i l l 圮r f b r 衄r s s i ia l g o r i t h ms i g n i f i c a n t l yi nt h cs a r r 也e o n d i l i o x l , a r i d s d - r s s ea l g o r i t h mc a nf i m l a e rr e d u c et h ec o m p l e x i t yf u r t l a c r , w k i l ek e e p i n gt l a e $ a 1 3 鸷 p e r f o r m a n c ea st h eo r i g i n a lr s s ea l g o r i t h m _ s i n g l ea n t e n n ai t e r f e r e n e ec a n e e l l a t i o a l g o r i t h m s 批s t u d i e dw h i l et h es y s t e mi si t , t l a c e o l o r o dn o i s e ，s u c ha 8j o i n ts e q u e n c ed e t e c t i o na l g o r i t h m ( j r s s e ) r e d u c e d - s t a t es e q u e n c e d e t e c t i o nw i t hw h i t e nf i l t e ra n dn o i s ep r e d i c t o ra l g o r i t h m a t t c ras e r i e so ft l a e o r e t i e a la n a l y s i s a n ds i m u l a t i o nc o m p a r i s o n , t h ed i s s e r t a t i o np r o p o s ead e l a y - j r s s ed e t e c t i o na l g o r i t h m , a n dt h e d c l a y - j r s s ea l g o r i t h mc a ne f f e c t i v e l yr c s i s tt h ed e g r a d a t i o nc a u s e db yt h ep r e - f i l m , a n d i m p r o v e dt h er e c e i v e rp e r f o r l m n c c f i n a l l y , s i - g l e - e a r r i e rf r e q u e n c yd o r m i e q u a l i z a t i o ni sd i s e m s e d 1 1 砖p a p e rf o c u so nt h e a l g o r i t h mo fs i 嘲e 翻l r r i 既f r e q u e n c yd o m a i ne q u a l i z a t i o l aw i t hn o i s ep r e d i c t i o nf f d e - r , a ) ，a n d 位a l g o r i t h m 细m i m os y s t e mi sa l s oi n v e s t i g a t e d a f t e ras e r i e so ft l a e o r e t i e a la n a l y s i s ，t h e d i s s e r t a t i o ns u g g e s t saf d e - n pw i t hs c l e e l i v ef e e d b a c kd e t e c t i o na l g o r i t h ma n daf d f _ , - n pw i t h a d a p t i v e l ys e l e e t i v cf e e d b a c kd e t e c t i o na l g o r i t h m w o r ki sd o n et ot h ed e s c r i p t i o no ft h en e w s u g g e s t e da l g o r i t h ma n dt h e nt oc o m p a r ew i t ht h ef d e - n pa l g o r i t h m f u r t l a e r 瞰c ，t h e 1 1 1 东南大学硕士学位论文 f o r m d a f i o ni sg i v e nf o rt h ea p p l i c a t i o no fs c f d ei nt h ee d g es y s t e m , a n dt h ec o m p a r i s o no f t h ep e r f o r m a x ea n dc o m p l e x i t yi sm a d ew i t ht h es e q u e n c ed e t e c t i o na l g o r i t h m k e yw o r & e d g es y s t e m , s e q u e n c ed e t e c t i o n , j o i n td e t e c t i o n , s i n g l e - c a r r i e rf z e q u e n c y - d o m a i n e q u a l i z a t i o n , n o i s ep r e d i c t o r 英文缩略词 英文缩略词 1 s tg e n e r a t i o nm o b i l ec o m n n m i c a t i o ns y s t e m 2 s tg e n e r a t i o nm o b i l ec o m u a m i c a t i o ns y s t e m 3 s tg e n e r a t i o nm o b i l ec o m n m n i c a t i o ns y s t e m a d d i t i v e 删t eg a m s i a nn o i s e b i te r r o rr a t eo f e q u a l i z a t i o n b i te r r o rr a t e b l o c ke r r o rr a t e c o d e - d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s c a r r i e rf r e q u e n c yo f f s e t c y c l i cp r e f i x d e h yd e c i s i o nf e e d b a c ks e q u e n c ee q u a l i z e r d e c i s i o nf e e d b a c ks e q u e n c ee q u a l i z e r d e c i s i o nf e e d b a c ks e q u e n c ee q u a l i z e r f r e q u e n c yd o m a i nd e c i s i o nf e e d b a c ke q u a l i z e r f r e q u e n c yd o m a i ne q u a l i z a t i o nw i t hn o i s ep r e d i c t i o n e o h a n c e dd a t ar a t ef o rg s me v o l u t i o n f r e q u e n c yd o m a i nl i n e a re q u a l i z a t i o n f r e q u e n c y - d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s f a s tf o m - i e rt r a n s f o r m g a u s s i a n - f i l t e rm i n i m a ms h i f ik e y i n g g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e s g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n n m yt e r r a i n i n v e r s ef a s tf o u r i e rt r a n s f o r m i n t e r n a t i o n a lm o b i l et e l e c o n m m n i c a t i o n2 0 0 0 i n t e r - s y m b o li n t e r f e r e n c e v m 舱 粥 觚 一 嘲 陬 一 阳 一 四 一 薹； 一 一 一 研 一 一 例 耵 聊 一 双 东南大学硕士学位论文 l i n eo fs i g h t l e a s ts q u a r e m a t c h e df i l t e r m u l t i p l ei n p mm u l t i p l eo u t p u t m u l t i p l ei n p u ts i n g l eo u t p u t m a x i m u ml i k e l i h o o d m i n i a t u r es h i f tk e y i n g o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g p h a s es h i f tk e y i n g r e d u c e d - s t a t es e q u e n c ee q u a l i z a t i o n s i n g l e - c a r r i e rf r e q u e n c yd o m a i ne q u a l i z a t i o n s p h e r ed e c o d i n g s i g n a ln o i s er a t e t r i n e - d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s 1 r a i l b i t s 聊i c a lu r b a n u n w h i t e n e dd e c i s i o nf e e d b a c ks e q u e n c ee q u a l i z a t i o n v i 螂 璐 脚 姬 一 一 池 一 一 腿 一 础 嗽 删 一 耋| 一 暑| 一 亿 b w 一 一 表格目录 表格目录 表3 1 信息比特和8 - p s k 调制符号参数l 的映射规则1 9 表4 1 仿真参数5 0 表4 2e d g e 系统序列检测算法复杂度统计5 6 表4 3 g e 系统各个块检测算法复杂度比较5 7 表5 1 同邻频干扰系统下的仿真参数7 l 表5 2c c i 、a c i 条件下各序列检测算法复杂度统计7 4 表5 3c c i 、a c i 条件下各序列检测算法的复杂度比较。7 5 表每lm i m o 系统下的仿真参数。9 0 表6 - 2f d e 算法复杂度统计9 4 表6 3e d g e 系统各个块检测算法复杂度比较9 5 棚 插图目录 插图目录 图2 - l 无线信道路径损失和信道衰落示意图6 图2 2 多径衰落信道抽头延时线模型1 0 图2 - 3t u 信道与h t 信道模型1 4 图2 - 4t u 信道与f i t 信道包络1 4 图3 - lg _ k 篮( ，) 和g 瞬( ，) 的脉冲形状1 6 图3 - 2m s k 调制星座图1 7 图3 3c o0 ) 函数相对于符号周期的脉冲形状1 9 图3 - 48 - p s k 调制星座图2 0 图3 - 5 不同相位旋转下的8 - p s k 调制2 0 图3 - 61 6 - q a m 与3 2 - q a m 映射星座图2 2 图3 7g s m 帧结构：2 2 图3 ，8 数据块的有效部分、尾比特、无效比特。2 3 图4 1i s i 下的最佳接收机2 7 图4 2 基于f o r n e y 算法的接收机模型3 3 图4 3 对l 叩a m 的u n g e r b o e c k 集分割树3 7 图4 4b i o m r s s e 序列检测结构图4 l 图4 5s d 算法原理4 5 图4 6 传统v i t e r b i 算法与s d - v i t e r b i 算法的网络图比较4 7 图4 - 7s t a t i c 信道下的均衡器性能比较5l 图4 8s t a t i c 信道下的b l e r 性能比较5 2 图4 9s t a t i c 信道下的b e r 性能比较5 2 图4 - 1 0 1 0 5 0 信道下的均衡器性能比较5 3 图4 - 1 1t u s 0 信道下的b l e r 性能比较5 4 图4 - 1 21 r 【j 5 0 信道下的b e r 性能比较5 4 东南大学硕士学位论文 图4 - - 1 3h t l 0 0 信道下的均衡器性能比较5 4 图4 - 1 4h t l 0 0 信道下的b l e r 性能比较5 5 图4 - 1 5h t l 0 0 信道下的b e r 性能比较5 5 图5 - 1 有色干扰下的信道模型。6 0 图5 - 2 联合检测器模型6 l 图5 - 31 6 - q a m 与g m s k 星座图6 4 图5 - 4 期望信号与干扰信号的等价信道6 6 图5 5 邻频干扰下的噪声预测检测模型6 7 图5 6 邻频干扰下的白化滤波检测模型6 9 图5 7c c i 条件下jr s s e 与r s s e 的性能比较7 l 图5 - 8d e l a y = l 时延迟jr s s e 与传统y p s s e 的性能比较7 2 图5 - 9d e l a y = 2 时延迟y p s s e 与传统j r s s e 的性能比较7 2 图5 1 0a c i 条件下各检测算法均衡器性能的比较7 3 图5 1 1a c i 条件下各检测算法的b l e r 性能比较7 3 图5 1 2 a c i 条件下各检测算法的b e r 性能比较7 4 图垂ls c 皿e 系统框图。7 8 图6 - 2f d e - n p 检测模型8 0 图6 - 3m i m o 下的f d e - n p 检测模型8 4 图6 4 反馈抽头为1 和2 时，传统f d e - n p 与逆序f d e - n p 的性能比较9 l 图6 - 5 反馈抽头为i 和2 时，传统f d e - n p 与混序f d e - n p 的性能比较9 1 图6 6 反馈抽头为2 时，传统f d e - n p s i c 算法，逆序算法和混序算法的比较9 2 图6 7s t a t i c 信道下f d e - n p 算法的均衡器性能及比较9 3 图每8s t a t i c 信道下f d e - n p 算法的误块率性能及比较。9 3 图6 - 9s t a t i c 信道下f d e - n p 算法的误码率性能及比较9 4 妞 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所傲的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 研究生签 日期： 东南大学学位论文使用授权声明 据日 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复 印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内容和 纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办 理。 研究生 ； 乏 撇两 师签名： 趟日期： 妒姻 第1 章绪论 第1 章绪论 随着人类社会的发展和进步信息的获取、传输和消费已经成为人类生活中举足轻重 的角色。与过去相比，目前人们在日常工作和生活中更多的使用移动通信设备进行语音以 及文字的沟通和联络。移动通信作为一种快速、便捷、可靠的通信方式，能够解决人们在 生活中与固定终端或其他移动终端进行通信联系的要求，已经成为人们在信息获取和交流 中不可或缺的重要工具。移动无线通信的技术进步极大的改变了人们的日常生活和工作方 式，推动了社会经济的快速发展。 1 1 移动通信系统的演进 纵观移动通信技术的发展历程，在短短的几十年内，移动通信已经历了几次更新换代， 由最初的第一代模拟移动通信系统、第二代数字语音移动通信系统发展到了目前正在商用 化的第三代数字语音和多媒体通信系统。 1 ) 第一代移动通信技术 主要采用的是模拟技术和频分多址( f d m a ) 技术，它仅能够提供9 6 k b i t s 通信带宽。 由于受到传输带宽的限制，只能是一种区域性的移动通信系统。随着移动用户数量的不断 增加，第一代模拟系统也暴露出其频率利用率不高、系统容量有限、保密性差、设备复杂、 系统不兼容以及成本高等缺陷。 2 ) 第二代移动通信技术 主要采用的是数字的时分多址( t d m a ) 技术和码分多址( c d m a ) 技术，它可以提 供9 6 - 2 8 8 k b i t s 的传输速率全球主要有g s m 和m a 两种体制。g s m 技术标准是欧 洲提出的目前全球绝大多数国家使用这一标准。c d m a 是美国高通公司提出的标准，在 美国、韩国等国家使用。第二代移动通信的主要业务是语音其主要特性是提供数字化的 话音业务及低速数据业务它克服了模拟移动通信系统的弱点，话音质量、保密性能得到 大的提高，并可以进行省内、省际自动漫游，第二代移动通信系统虽然比第一代移动通信 系统有了很多改进，但是还存在着业务单一、很难支持高速率的业务传输、无法进行全球 漫游等缺点。 3 ) 第三代移动通信技术 目前全球有三大标准【l 】，分别是欧i f 提出的w c d m a 、美国提出的c d m a 2 0 0 0 和我国 提出的t d s c d m a 与以模拟技术为代表的第一代和目前正在使用的第二代移动通信技术 相比，3 ( 3 将有更宽的带宽、其传输速度最低为3 8 4 k b i t y s ，最高为2 m ，带宽可达5 m h z 以上因此第三代移动通信技术不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的 l 东南大学硕士学位论文 无线应用，如无线接入i n t e r n c t 。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通 信的主要特点。第三代移动通信网络能够将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起 来，提高无线频率利用效率。提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无 线网络之间业务的无缝连接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰 富的无线通信服务。 1 2e d g e 技术 目前全球通用的第二代蜂窝式移动通信标准是g s m ( 全球移动通信系统) 和i s - 1 3 6 ( 采用a m p s9 0 k h z 结构和t d m a 机制) 随着i n t c m e t 用户数爆炸式的增长，目前移动 数据业务的上升势头也非常的迅猛，因此就需要更高速的移动通信技术。第三代无线通信 i m t - 2 0 0 0 的优势主要在于能够使用宽带服务，大大改进目前在g s m 和i s - 1 3 6 上提供的标 准化服务。第三代移动通信系统将提供3 8 4 k b p s 的广域数据通信服务和大约2 m b p s 的局域 数据通信服务。新的用于码分多址访问( w c d m a 宽带码分多址) 的2 g h z 频段已经得到 了e t s i ( 欧洲电信标准化协会) 、a r m ( 无线工商业协会) 的支持。w - c d m a 将包括 i m t - 2 0 0 0 设备所需要的所有功能然而，向更高的数据传输速率发展并不仅限于新的2 g 】阮 频段。但是随着中国3 g 实施计划的不断推迟以及国外一些运营商在3 g 发展上受到的种种 挫折，人们开始渐渐的认识到3 g 网络无法在短期内快速建成目前的g s m 网络还会再未 来相当长的一段时间里作为移动网络的主要网络继续提供大多数服务在3 g 到来之前， 如何对原有的g s m 网络进行改造，以满足人们日益增长的除语音服务之外的对其他各种 数据业务的需求，这是摆在各大运营商和设备提供商面前的一个现实问题。在次基础上， e r i c s s o n 公司与1 9 9 7 年第一次向e t s i 提出了e d g e r 2 1 3 1 的概念。尽管e d g e 仍然使用了 g s m 载波带宽和时隙结构，但它也能够用于其他的蜂窝通信系统。e d g e 可以被视为一个 提供高速比特率、并且因此促进蜂窝移动系统向第三代功能演进的、有效的通用无线接口 技术。 e d g e 的英文全称为e n l m n c e dd a t ar a t ef o rg s me v o l u t i o n ，中文含义数据速率增强型 g s m 业务，它能在使用8 0 0 m h z 、9 0 0 乜、1 8 0 0 m h z 、1 9 0 0 m h z 频段的网络上实现第三 代移动通信网络的部分功能，并能大大改进目前在g s m 网络上提供的服务。e d g e 技术 可以提供3 8 4 k b p s 的广域数据通信服务和大约2 m b p s 的局域数据通信服务，从而可以更好 的满足未来无线多媒体应用的带宽需求 采用e d g e 技术的目的是为了在现有的蜂窝系统中传输更好速率的数据。为了提高数 据的传输比特率，引入了多进制调制方式( 8 - p s k 调制、1 6 - q a m 调制、3 2 q a m 调制) ， 它能提供更高的传输比特率和频谱效率g s m 系统中所采用的g m s k 的调制方式也是 e d g e 的调制方式的一部分两种调制方式的符号率都能达到2 7 l k b i t s ，因此，每时隙的 总比特率分别为2 2 8 k b i t s ( g m s k ) 、6 9 6 k b i t s ( 8 p s k ) 、9 1 2 k b i t s ( 1 6 - q a m ) 和1 1 4 k b i t s 第l 章绪论 ( 3 2 一q a m ) 。8 - p s k 用于用户的数据信道。g s m k 调制用于g p r s 的2 0 0 k h z 载波上的所 有控制信道。 e d g e 提供了一个从g p r s 到第三代移动通信的过渡性方案，从而使网络运营商可以 最大限度的利用现有的无线网络设备在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人 多媒体通信业务。利用e d g e 技术可以充分的利用现有的g s m 资源，保护g s m 网络的投 资，使目前g s m 网络大部分的已有设备都可以继续在采用e d g e 技术的网络中使用。e d g e 能提供三组业务，分别是e g p r s 业务；t - e c s d 业务；n t - e c s d ( 非透明增强型电路交换 业务) 1 3 论文主要研究内容 由前面的章节可知，e d g e 能够在原有g s m 系统设备的基础上，提高数据传输速率， 提供数据业务服务的关键在于，采用了多时隙和高阶调制技术。本论文在e d g e 的系统背 景下，主要研究了各种低复杂度的减状态序列检测算法。在此基础上提出了带纠错的双向 减状态序列检测( b i 加r s s e ) 算法，以及基于球形译码( s d ) 原理的s d r s s e 算法同 时本论文还研究在同频干扰( c c i ) 和邻频干扰( a c i ) 下的单天线干扰抑制算法( s a i c ) ， 基于干扰抑制的联合减状态序列检测算法( j r s s e ) 本论文提出了一种延迟联合减状态序 列检测算法( d - ，p s s e ) 。最后，本论文还研究了基于单载波频域均衡技术( s c f d e ) ，同 时提出了一种基于单载波f d e 噪声预测的选择反馈算法。 论文的具体安排如下： 第一章是绪论部分，介绍了本文的背景，并说明了整个论文的研究内容及安排 第二章介绍了无线信道的特性和模型，g s m 典型信道的统计模型这是本文后续章节 研究的基础。 第三章介绍了在g s m 、e d g e 系统的调制技术，主要包括有g m s k ，8 - p s k ，1 6 - q a m 。 同时介绍了g s m 系统的传输帧结构。 第四章主要研究了在高阶调制下的减状态序列检测算法。研究了基于白化匹配滤波器 ( w m f ) 的f o r m y 算法，通过星座图合并和判决反馈的方式来减少保留状态数，比较在 各种状态保留方式下的性能损失情况，研究在w m f 下的r s s e 和d d f s e 算法。在此基础 上本章提出了b i - r s s e 算法以及s d r s s e 算法其次，本章还研究了基于匹配滤波器 ( m f ) 的u n g c r b o c c k 算法，在此基础上，研究了u d f s e 算法 第五章主要研究了在同频干扰( c c i ) 和邻频干扰下( a c i ) 的干扰抑制检测算法 ( s a i c ) 研究了在c c i 下的联合序列检测算法( j r s s e ) 。在此基础上，本章提出了一种 延迟联合序列检测算法( d j r s s e ) 其次，研究了在a c i 下的干扰抑制算法。在本文中 东南大学硕士学位论文 主要研究了采用预滤波器或者噪声预测来抑制a c i 下的干扰 第六章主要研究了单载波频域均衡技术( s c - f d e ) ，研究了基于噪声预测的频域均衡 算法( f d e - n p ) ，在此基础上，本章提出了一种基于单载波频域均衡的噪声预测选择反馈 算法并比较了其性能。并探讨了s c f d e 在e d g e 中的应用 第七章对全文进行了总结，提出尚待解决的问题和进一步的研究方向 第2 章无线信遒和系统模型 2 1 引言 第2 章无线信道和系统模型 信道是无线移动通信系统的一个重要组成部分。无线信号会受到传输路径上各种建筑 物、树木、植被以及其它物体的散射、绕射和反射，同时还会因为移动台自身运动引起信 道特性的时变和信道的频率偏移。传输损耗、阴影衰落和多径衰落成为无线移动信道对无 线电波的三种主要损害类型。它们一方面制约了当前通信系统的性能，增加了系统设计和 实现的复杂度：另一方面也为新技术，如分集接收等的使用提供了可能，从而有利于设计 可靠有效的无线通信系统。因此，准确把握无线信道的特点和实质，才能给无线通信系统 中的信道编码、信号检测、信道估计和自适应等技术提供有效的解决方案 本章内容安排如下。第二节给出了对无线信道的传播特性的分析，并介绍了信道的衰 落特性和扩展特性；第三节介绍了无线信道的统计模型，包括多径衰落信道模型和无线信 道统计特征；第四节简要介绍了无线信道的离散模型，并给出了典型的g s m 信道的统计 特性；最后是小结。 2 2 无线信道特性 一、无线信道的衰落特性 在无线通信中，关于信道对接收信号的影响，我们可按大尺度( l a r g e - s c a l ee f f e c t s ) 和小尺度效应( s m a l l - s c a l ee f f e c t s ) 从统计特性上来分别加以讨论。当接收机处于空间中 某一位置时它在该位置附近接收到的信号功率的本地平均值( l o c a lm e a n ) 将受到信道 大尺度效益的影响。这些影响包括视距( l i n e m f - s i g h t ) 路径损耗、绕射( d i f f r 鹞t i o n ) 、阴 影( s h a d o w i n g ) 及雨或植被造成的衰减等效应大尺度效应将主要影响无线小区的覆盖范 围。而小尺度效应主要描述由于无线信号的多径传播，当接收机或发射机稍有移动或传 播媒介稍有变动，接收机接收到的信号幅度将出现剧烈起伏的现象这些损害可归纳为如 下三类【】： 路径传播损耗( 自由空间的路径损耗) ：它是指电磁波在空间传播时所产生的损耗，反 映了传播在宏观大范围( t i p 公里级) 的空间距离上的接收信号电平平均值的变化趋势 阴影衰落：它是由于在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻挡所产生的阴影效应 而产生的损耗。它反映了中等范围内几百波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗一 般遵从对数正态分布，其变化率较慢 快衰落损耗( 多径衰落) ：它主要是由于多径传播而产生的损耗，它反映微观小范围内 s 东南大学硕士学位论文 几十波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，接收信号场强的瞬间值呈现快速变化的 特征，其衰落特性一般遵从瑞利分布或莱斯分布。 根据上面描述，无线电信号通过无线信道时会受到三个方面的衰落损失，这样我们可 以将接收信号的功率表示为： p ( d ) = l d l “s ( d ) r ( d ) ( 2 1 ) 上式中d 表示距离矢量，其绝对值i d | 表示用户与基站的距离。与前面三种信道衰落损害对 对应l d l l 表示信道的路径损耗，s ( d ) 表示阴影衰落，r ( d ) 表示多径衰落，相应的无线 信道传播模型如图2 - 1 所示； 胃 v 辨 懈 二、无线信道的类型 距离( 对数) 图2 - 1 无线信道路径损失和信道衰落示意图 在无线通信系统中，无线信道通常是利用信道的统计特性来分析和仿真的。一般来说， 整个无线信道对信号产生的影响。可以分为以下三大类： i ) 传播路径损耗模型( p r o p a g a t i o np a t hl o s sm o d e l ) 一般来说，可以把接收信号的功率或者传播路径的损耗看作一个随机变量，而传播路 径损耗模型是用来描述接收信号的平均功率或者传播路径的平均损耗，平均功率会随着传 播距离的增加而减少，而传播路径的损耗会随着传播距离的增加而增加，因此这个随机变 量是传播距离的函数，随着距离的改变，会有不同的平均值或中间值这种模型中较常使 用的模型有：自由空间传播模型( f r c c s p a c ep r o p a g a t i o nm o d e l ) 、对数距离路径损耗模型 第2 章无线信道和系统模型 ( l o g - d i s t a n c ep a t h