（计算机应用技术专业论文）mimo宽带无线通信中的空时信号处理与信道估计研究.pdf

博士学位论文 摘要 空时编码以其卓越的抗信道衰落性能而成为下一代移动通信系统的关键技术之一。 研究在频率和时间选择性信道中充分利用空时编码优势，以实现系统最大分集增益和高 频带利用率，对下一代移动通信有重要的理论意义和应用价值。本论文研究多输入多输 出( m i m o ) 宽带无线通信中的空时信号处理与信道估计技术，得到如下主要结果： 第一，研究了适用于时变d o p p l e r 快衰落信道的全分集空频分组编码。基于时变信 道d o p p l e r 基扩展模型和时频对偶特性，将非线性时变d o p p l e r 快衰落信道进行线性化变 换处理，提出了时变d o p p l e r 衰落信道下的两种全分集空频编码方式，两种空频编码均实 现了包括d o p p l e r 分集在内的系统全分集增益，适用于快衰落信道。其中第一种编码方式 利用现有的线性空时码直接进行全分集级联空频循环编码，可有效对抗信道d o p p l e r 衰 落，虽编码效率低于1 ，但实现起来相当简单；第二种编码方式利用矩阵分块方法对正交 频分复用( o f d m ) 子载频分块，并按块进行空频复正交编码设计，实现了一般性m i m o 系 统中的空频多普勒o f d m 编码，其相干解码误差只取决于子信道或信道块内相邻子载频 间频率响应误差的大小，大大减少了时变d o p p l e r 衰落的影响，且在不增加系统传输冗余 度的前提下有效地实现了系统全分集增益，有更高的频带利用率。对两种空频编码进行 的性能仿真试验表明，它们均有很好的抗d o p p l e r 衰落性能。 第二，基于信号星座尺寸大小及信道脉冲响应长度，对输入数据序列按单载波传 输系统内在的最大分集特性进行分组，提出了基于信号星座的单载波全分集空时编码。 该编码以单载波传输方式，将信道均衡与信号判决估计分开分别在时域和频域内进行， 使o f d m 系统中的i d f t 变换和d f t 变换只在通信系统某一端出现，大大简化了移动设 备的硬件要求，具有同o f d m 等效的低处理复杂度，同时消除或减弱了o f d m 系统中固 有的高峰均值比和易受频率偏移影响的缺点，且无需传统全分集空时编码的前端线性冗 余预编码处理，可显著降低计算复杂度，有更高的系统频带利用率。 第三，研究了适用于m i m o 时变快衰落信道的单载波差分空频编码。基于空频复正 交编码基方阵的概念，并利用其与复正交编码非方阵之间的关系，给出了一种适用于任 意天线阵列下的时变快衰落信道单载波单分组差分空频编码。该编解码无需进行信道状 态信息估计，且其编码传输只需经历一个分组传输周期而与发射天线数无关，大大减少 了信道时变特性对差分编码传输的影响，能稳健可靠地实现高速率数据传输。 最后，利用信息论中信息熵的观点及系统容量最小值最大定理，基于时变信道d o p p l e r 基扩展模型，提出了m i m 0 时变d o p p l e r 衰落信道下的最佳导频辅助序列设计准则及方案。 该方案将信道估计参数与时不变d o p p l e r 基联系起来，实现了m i m o 系统容量最小值最大 意义上的最佳导频辅助信道估计性能，可明显降低信道估计计算复杂度，具有更低的系 统误码率。此外，提出了一种基于导频空频复正交分组编码的空时频联合信道估计算法。 m i m o 宽带无线通信中的卒时信号处理与信道估计研究 利用空频复正交编码方式对已知的导频符号序列进行分组传输，在接收端由逆空频解码 直接估算出各子信道频率响应状态信息，基于信道自相关矩阵的时频分解定理进行维纳 滤波插值处理，最后形成空时频联合信道估计。这种算法无需进行传统m i m o 分集信道 估计的高阶矩阵求逆运算，明显降低了系统计算复杂度，且充分利用了信道时频自相关 特性，有更稳健的信道估计性能。 关键词：无线通信，下一代移动通信，空时信号处理，信道估计，空时码，空频码，正交 频分复用，多输入多输出。 一i i 博士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ep r e d o m i n a n ta d v a n t a g et oc o m b a tc h a n n e lf a d i n ga n de n h a n c ed a t ar a t e s ， s p a c e - t i m ec o d i n gb e c o m e st h ep r o m i s i n gt e c h n i q u ef o rt h en e x tg e n e r a t i o nm o b i l ec o m o m u n i c a t i o n s i nt h ef r e q u e n c y - o rt i m e - s e l e c t i v ef a d i n gc h a n n e l s ，i ti so ft h e o r e t i c a la n d r e a l i s t i cs i g n i f i c a t i o nt ot a k eh i l la d v a n t a g eo fs p a c e - t i m ec o d i n gt oo b t a i nt h es y s t e mf u l l d i v e r s i t yg a i n sw i t hh i g hb a n d w i d t he f f i c i e n c y t h ed i s s e r t a t i o nf o c u s e so nt h es p a c e - t i m e s i g n a lp r o c e s s i n ga n d c h a n n e le s t i m a t i o nt e c h n i q u ef o rt h em u l t i p l ei n p u tm u l t i p l eo u t p u t ( m i m o ) b r o a d b a n dm o b i l ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n s s o m ei n n o v a t i v er e s u l t sh a v eb e e n g a i n e da 8f o l l o w s ： f i r s t l y , t h ed i s s e r t a t i o nl a y st h es t r e s so nt h ef u l ld i v e r s i t ys p a c e - f r e q u e n c yc o d i n g a p p l i c a b l et ot h et i m e - v a r y i n gd o p p l e rr a p i d l yf a d i n gc h a n n e l s b a s e do nt h eb a s i se x - p a n s i o nm o d e l ，t h en o n l i n e a rt i m e - v a r y i n gd o p p l e rf a d i n gc h a n n e li sd u a l l yc o n v e r t e d i n t ot h el i n e a rv i r t u a lc h a n n e lv i at i m e - f r e q u e n c yd u a l i t y f o l l o w i n gt h i s ，t w ok i n d so f f u l ld i v e r s i t ys p a c e - f r e q u e n c yc o d i n gs c h e m e sa r ep r o p o s e d ，b o t ho fw h i c ha c h i e v ef u l l d i v e r s i t yg a i n si n c l u d i n gt h ei n h e r e n tc h a n n e ld o p p l e rd i v e r s i t y t h ef i r s to n e o ft h e mi s ac o n c a t e n a t e ds p a c e - f r e q u e n c yc o d i n gd i r e c t l yc o n s t r u c t e df r o mt h eg e n e r a lo r t h o g o n a l s p a c e - t i m ec o d i n gt h r o u g hr e p e a t i n g ，w h i c he f f e c t i v e l yc o m b a tt h ec h a n n e ld o p p l e rf a d - i n g t h o u g ht h ec o d i n gr a t i oi sl e s st h a n1 ，i ti se v e nm o r ee a s yt oc o n s t r u c tf r o mt h e t r a d i t i o n a ls p a c e - t i m ec o d i n g ；g r o u p i n gt h es u b e a r r i e r si nt h eo 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 ( o f d m ) t h r o u g ht h eb l o c km a t r i xm e t h o d ，a n dg e n e r a l i z e dc o m p l e x o r t h o g o n a ld e s i g n e do ne a c hb l o c ks u b c a r r i e r s ，s p a c e - f r e q u e n c y - d o p p l e rc o d e do f d m f o r t h eg e n e r a lm i m o s y s t e mi sc o n s t r u c t e d ，i nw h i c ht h ec o h e r e n td e c o d i n ge r r o ro n l yl i e s o nt h ec h a n n e lf r e q u e n c yi m p u l s er e s p o n s ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt h ec o n s e c u t i v ea d j a c e n t s u b c a r r i e r si ne a c hb l o c ks u b c h a n n e l sa n dt h u ss i g n i f i c a n t l ya l l e v i a t e st h ei n f l u e n c e so ft h e t i m e - v a r y i n gd o p p l e rf a d i n go nt h ec o d i n gt r a n s m i s s i o n f u r t h e r m o r e ，w i t h o u ti n c r e a s i n g a n yt r a n s m i tr e d u n d a n c y , i ta c h i e v e st h es y s t e mf u l ld i v e r s i t yg a i n sw i t hh i g hb a n d w i d t h e f f i c i e n c y s i m u l a t i o nr e s u l t so nt h et w os p a c e - f r e q u e n c yc o d i n gs c h e m e sa p p r o v et h a t b o t ho ft h e mh a v ep r o m i n e n tp e r f o r m a n c et oc o m b a tt h ec h a n n e ld o p p l e rf a d i n g s e c o n d l y , b a s e do nt h es i g n a lc o n s t e l l a t i o ns i z ea n dc h a n n e li m p u l s er e s p o n s eo r d e r ， g r o u p i n gt h ei n p u td a t as e q u e n c e sa c c o r d i n gt ot h es i n g l e - c a r r i e rs y s t e mi n h e r e n tm a x i m a ld i v e r s i t y , t h ed i s s e r t a t i o np r o p o s e sac o n s t e l l a t i o n - b a s e ds i n g l e - c a r r i e rf u l ld i v e r s i t y s p a c e - t i m eb l o c kc o d i n gt r a n s m i s s i o ns c h e m e b ym e a n so fs i n g l e - c a r r i e rt r a n s m i s s i o n ， s e p a r a t i n ga n dc o r r e s p o n d i n g l yp r o c e s s i n gt h ec h a n n e le q u a l i z a t i o na n dr e c e i v ed e c i s i o n i i i _ m i m o 宽带无线通信中的空时信号处理与信道估计研究 i nt h ef r e q u e n c ya n dt i m ed o m a i nr e s p e c t i v e l y , t h ei n v e r s ed i s c r e t ef o u r i e rt r a n s f o r m a - t i o n ( i d f t ) a n dd i s c r e t ef o u r i e rt r a n s f o r m a t i o n ( d f t ) i no f d mo n l ya p p e a ri no n e t e r m i n a lo ft h ew i r e l e s si m k s ，w h i c hs i g n i f i c a n t l ys i m p l i f i e st h ew i r e l e s sm o b i l eh a r d w a r e r e q u i r e m e n t ，a n dt h ei n h e r e n tl i m i t a t i o n si no f d m ，s u c ha sh i 【g hp e a k - t o - a v e r a g ep o w e r r a t i o ( p a p r ) a n dm o r es e n s i t i v i t yt oc a r r i e rf r e q u e n c yo f f s e t ，a r ec a n c e l e do rs i g n i f i c a n t l y a l l e v i a t e dw i t hl o w e rc o m p l e x i t ye q u i v a l e n tt oo f d ms y s t e m ，i ta l s oh a sn or e q u i r e m e n t f o rt h et r a d i t i o n a l1 i n e a rr e d u n d a n tp r e c o d i n g ，a n dt h u ss i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e st h ec o r n p u t a t i o n a lc o m p l e x i t yw i t he v e nh i g hb a n d w i d t he f f i c i e n c y t h i r d l y , t h ed i s s e r t a t i o nd i s c u s s e st h es i n g l e - c a r r i e rd i f f e r e n t i a ls p a c e - f r e q u e n c yc o d i n gt r a n s m i s s i o no v e rt h et i m e - v a r y i n gr a p i d l yf a d i n gc h a n n e l s b a s e do nt h ee s s e n t i a l p r i n c i p l eo ft h eb a s es q u a r ed i f f e r e n t i a ls p a c e - f r e q u e n c yc o m p l e xo r t h o g o n a lc o d i n gm a - t r i x ，a n dt a k i n gu s eo ft h er e l a t i o nb e t w e e nt h en o n s q u a r ea n ds q u a r ec o m p l e xo r t h o g o n a l c o d i n gm a t r i x ，s i n g l e - c a r r i e rs i n g l e - b l o c kd i f f e r e n t i a ls p a c e - f r e q u e n c yc o d i n gt r a n s m i s - s i o no v e rt h et i m e - v a r y i n gr a p i d l yf a d i n gc h a n n e li sp r o p o s e d i ti sa b l et od i f f e r e n t i a l s p a c e - f r e q u e n c yc o d i n gt r a n s m i s s i o nw i t ha r b i t r a r yn u m b e ro ft r a n s m i ta n t e n n a sa n db e e f f e c t i v e l yd e c o d e dw i t h o u ta n yc h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o ne s t i m a t i o n f u r t h e r m o r e ，i t t r a n s m i t st h ee n c o d e ds i g n a lm a t r i xo n l yw i t h i no n e0 f d ms y m b o lp e r i o dr e g a r d l e s s o ft h en u m b e ro ft r a n s m i ta n t e n n a s ，w h i c hs i g n i f i c a n t l ya l l e v i a t e st h ei n f l u e n c e so ft h e c h a n n e lt i m e - v a r y i n go nt h ed i f f e r e n t i a lc o d i n gt r a n s m i s s i o na n dc a nt h u sr o b u s t l ya n d r e l i a b l ys u p p o r t sh i g hd a t ar a t e s f i n a l l y , a n a l y z i n gf r o mt h ei n f o r m a t i o n a lt h e o r e t i c a le n t r o p yo p i n i o na n dt h em a x i - m i z e dm i n i m a lt h e o r e m ，b a s e do nt h eb a s i se x p a n s i o nm o d e l ，o p t i m a lp i l o ta s s i s t e dc h a n - n e le s t i m a t i o ns e q u e n c ed e s i g nc r i t e r i aa n ds c h e m ef o rt h em i m ot i m e - s e l e c t i v ef a d i n g c h a n n e li sp r e s e n t e d r e l a t i n gt h ec h a n n e le s t i m a t i o np a r a m e t e r sw i t ht h et i m e - i n v a r i a n t d o p p l e rb a s e s ，t h ep r o p o s e ds c h e m ea c h i e v e st h ee x c e u e n te s t i m a t i o np e r f o r m a n c ei nt h e s e n s eo ft h em a x i m i z e dm i n i m a ls y s t e mc a p a c i t yw i t hl o w e rc o m p l e x i t ya n db i te r r o r r a t i o t h ed i s s e r t a t i o na l s op r o p o s e daj o i n t l ys p a c e - t i m e - f r e q u e n c yc h a n n e le s t i m a t i o n a l g o r i t h mb yf a c i l i t a t i n gt h ep i l o ts y m b o l ss p a c e f r e q u e n c yb l o c kc o d i n g s p a c e f r e q u e n c y c o d i n gt r a n s m i s s i o no nt h ei n p u tk n o w np i l o td a t as e q u e n c e sa n dd i r e c t l ye s t i m a t i n gt h e c h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o ni nt h er e c e i v e rt h r o u g ht h ei n v e r s es p a c e - f r e q u e n c yd e c o d i n g ， e a c hb l o c ks u b c h a n n e l sf r e q u e n c yr e s p o n s ei se f f e c t i v e l ye s t i m a t e d f o l l o w i n gt h i s w i - n e rf i l t e r i n gi n t e r p o s i n ga c c o r d i n gt ot h ec h a n n e la u t o c o r r e l a t i o nm a t r i xd e c o m p o s i t i o n ， i tf i n a l l yl e a d st ot h ej o i n t l ys p a c e - t i m 曲e q u e n c yc h a n n e le s t i m a t i o n t h ep r o p o s e da l g o - r i t h mh a sn or e q u i r e m e n to ft h eh i g h l e v e lm a t r i xi n v e r s ec o m p u t a t i o n ，w h i c hs i g n i f i c a n t l y d e c r e a s e st h ec h a n n e le s t i m a t i o nc o m p u t a t i o n a lc o m p l e x i t y f u r t h e r m o r e ，i tm a k e st h e ，i v 博士学位论文 b e s to ft h ec h a n n e lt i m e - f r e q u e n c yc o r r e l a t i o n ，a n dt h u sh a se v e nr o b u s ta n de f f e c t i v e c h a n n e le s t i m a t i o np e r f o r m a n c e k e y - w o r d s ：w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n s ，t h en e x tg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ， s p a c e t i m es i g n a lp r o c e s s i n g ，c h a n n e le s t i m a t i o n ，s p a c e - t i m ec o d i n g ，s p a c e - f r e q u e n c y c o d 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 ，m u l t i p l ei n p u tm u l t i p l eo u t p u t v - 博士学位论文 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图2 7 图2 8 图2 9 图2 1 0 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 图3 9 图3 1 0 图4 1 图4 2 插图索引 信号所经历的衰落类型，其衰减是以下参数的函数。( a ) 符号周期；( b ) 基 带信号带宽。1 3 9 0 0 m h z 的典型r a y l e i g h 衰落包络图1 4 m i m 0 无线通信系统框图1 5 q p s k 空时格码网格图2 0 信道编码器输出2 0 对角分层空时编码原理示意图2 0 垂直分层空时编码原理示意图2 1 水平分层空时编码原理示意图2 1 o f d m 子载波频谱图2 2 o f d m 系统基本模型框图2 2 d o p p l e r 功率谱密度图2 8 9 0 0 m h z 的典型r a y l e i g h 衰落包络图，2 8 d o p p l e r 频移对时间平滑信号的影响分析图2 8 不同d o p p l e r 频移值情况下对时间平滑信号的影响分析图2 8 时变d o p p l e r 衰落信道下的空频级联循环编码系统结构图3 2 d o p p l e r 频移值，d 。= 2 0 h z 时，c 屯一肥编码与a l a m o u t i i l j j 的s e r 性能比 较。( n d = 5 1 2 ，l = 9 7 5 6 1 2 # s ( q = 2 ) ) 3 7 d o p p l e r 频移值厶。= 5 0 h z 时，c 龟一8 f 编码与a l a m o u t i 码的s e r 性能比 较。( d = 5 1 2 ，e = 7 8 1 5 2 # s ( q = 4 ) ) 3 7 时变d o p p l e r 衰落信道的空频多普勒o f d m ( s f d o o f d m ) 编码系统( m = 2 ，肌= 1 ) 3 9 s f d 0 0 f d m 与s t b c o f d m ，s f b c o f d m 及o f d m 编码的b e r 性能比 较4 5 s f d o o f d m 与s t b c - o f d m ，s f b c - o f d m 及其它时变d o p p l e r 信道编 码s g ，g l c p c p 编码抗d o p p l e r 衰落性能比较4 5 信道非线性特性对q p s k 调制的s o f d e 系统和o f d m 系统性能影响比较 分析4 9 归一化频率偏移分别对q p s k 调制的s c - f d e 系统和o f d m 系统c n r 性能 影响比较分析4 9 m i m o 宽带无线通信中的窄时信号处理与信道估计研究 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1 0 图4 1 1 图4 1 2 图4 1 3 图4 1 4 图5 1 图5 2 图5 3 图6 1 图6 2 图6 3 图6 4 图6 5 图6 6 图6 7 图6 8 在信道a 条件下编码及非编码的o f d m 系统和s o f d e 系统b e r 性能比较4 9 在信道b 条件下编码及非编码的0 f d m 系统和s c f d e 系统b e r 性能比较4 9 时域线性均衡与频域线性均衡或o f d m 计算复杂度比较5 0 s c f d e 系统结构框图5 0 s c f d e 系统与o f d m 系统结构比较示意图，5 1 s c f d e 系统与o f d m 系统共存模式系统结构图：上行下行非对称链路 模式5 1 空时编码s d f d e 系统模型，5 2 基于信号星座的单载波空时编码分集传输系统方框图5 5 c o s t 2 0 7 典型市内6 线信道传输时延功率分布图6 2 s t b c o f d m 、z p - o n l y 与c b s c s t b c 编码的b e r 性能比较6 2 s c s t f z f 、f d e 及s d 均衡系统b e r 性能比较6 3 不同分组长度的s c s t f 编码的b e r 性能比较6 3 单载波单分组差分空频分组编码( s c s b d s f b c ) 模式图。 6 7 d s t f 、s b d s t f 与s c s b - d s f b c 差分编码b e r 性能比较。n t = 2 ，r = 1 r = l b s h z 7 5 d s t f 、s b - d s t f 与s c s b d s f b c 差分编码b e r 性能比较。n t = 4 ，r = 1 r = l b s h z 7 5 常用导频结构模型8 2 不同天线系统条件下平均信道容量与接收信噪比关系图( 低通滤波器模 式，移动台移动速率v r n a z = 1 6 0 k i n h ) 8 9 不同相对移动速率条件下平均信道容量与接收信噪比关系图( n t = 4 ，m = 2 ，低通滤波器模式) 8 9 空频复正交编码分集传输信道估计与信号检测系统9 2 0 f d m 调制编码分集传输系统空时频联合信道估计器9 5 s t f m m s e ，s t b c m m s e 及7 - t a ps t - m m s e 信道估计b e r 性能比较。 信道模型为t - r 模型及t u 模型，多普勒频移f d = 2 0 h z ，r m s 时延t d = 1 0 6 # s 。9 8 s t f m m s e ，s t b c m m s e 及7 - t a ps t m m s e 信道估计b e r 性能比较。 信道模型为t r 模型及t u 模型，多普勒频移i d = 2 0 0 h z ，r m s 时延v d = 1 0 6 # s 。9 9 s t f m m s e ，s t b c m m s e 及7 - t a ps t 。m m s e 信道估计b e r 性能比较。 信道模型为t r 模型及h t 模型，多普勒频移，d = 2 0 h z ，r m s 时延亿= 5 0 4 # s 。，1 0 0 一v i i i - 湖南大学 学位论文原创- 陛声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 uz 作者签名：二亳洲日期：。7 年占月巧日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： ：雾霉心茅詈 醐：7 钆月巧日 博士学位论文 第1 章绪论 本论文对m i m o 宽带无线移动通信中的空时信号处理与信道估计技术进行了深入研 究，重点研究了时变d o p p l e r 衰落信道下的空时信号处理及编码、单载波传输频域均衡系 统中的空时编码、空频差分编码及m i m o 发射分集信道估计技术，得到了一些有益的结 论。 本章内容安排如下：第一节对无线移动通信的发展历史、现状及发展趋势进行简单 描述；第二节简要介绍了下一代宽带无线移动通信的关键技术及其研究现状；第三节介 绍了本论文课题的研究意义，作者所做的主要工作及所取得的主要研究成果；第四节为 本论文的篇章结构。 1 1 无线移动通信的发展历史、现状和趋势 无线移动通信的逐步演化与发展在于探索更高的数据传输速率( b p s ，b i t s e c ) 及更 高的频带利用率( b p s b z ) 【1 l 。从最初的模拟通信网，即现在所说的第一代移动通信系 统，发展到以欧洲的全球移动通信系统( g s m ，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 s ) 和美国i s - 9 5 标准为代表的第二代移动通信系统即2 g ( s e c o n dg e n e r a t i o n ) ，通话 话音质量得到了显著改善，大大提高了系统通信容量。第二代移动通信系统采用数字调 制技术，g s m 系统采用时分多址( t i m e - d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，t d m a ) 技术，工作 在9 0 0 m h z 或1 8 0 0 m h z 频段，可支持数据传输速率高达2 2 8 k b i t s ；i s 一9 5 系统采用基于码 分多址( c d m a c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 蜂窝技术，提高了系统容量及其抗干扰 能力，具有更高的频带利用率。目前，第一代移动通信系统己退出历史舞台，第二代移动 通信系统( 如g s m 系统) 成为了当前无线移动通信平台的主体。 为实现更高数据传输速率，在g s m 基础上出现了两种附加技术，即支持数据速率 达3 8 4 k b i t s 的高速率数据电路切换( h s c s d ，h i g h - s p e e dc i r c u i ts w i t c h e dd a t a ) 技术和 支持数据速率j 盘1 7 2 2 k b i t s 的通用分组无线服务( g p r s ，g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 技术。随着移动用户数量的增加及其他无线通信业务在无线移动通信系统中逐步走向一 体化，更高数据速率业务的需求促使了新一代无线移动通信系统的诞生，即第三代移动 通信系统，3 g ( t h i r dg e n e r a t i o n ) 。3 g 系统要求至少支持最大为3 8 4 k b p s 的移动数据速率 和2 m b p s 的室内数据速率。 2 0 世纪9 0 年代后期，国际电信联盟( i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ，i t u ) 提出了国际移动电信2 0 0 0 ( i m t 2 0 0 0 ，i n t e r n a t i o n a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n2 0 0 0 ) ， m i m o 宽带无线通信中的卒时信号处理与信道估计研究 即第三代( 3 g ，t h i r dg e n e r a t i o n ) 移动通信系统。3 g 系统的目的是能够向用户提供更 多的无线数据业务以及支持更高的无线数据传输速率。围绕i m t 2 0 0 0 标准的制定，在各 国提出的诸多标准中，以欧洲的通用移动电话系统( u m t s ，u n i v e r s a lm o b i l et e l e p h o n e s y s t e m ) 即w c d m a 标准和美国的c d m a 2 0 0 0 标准最令人瞩目。为了促进i m t 2 0 0 0 系统多 个标准的融合，分别以w c d m a 标准和c d m a 2 0 0 0 标准为核心组成了第三代合作伙伴计 划( 3 g p p ，t h i r d g e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ) 和3 g p p 2 。中国提出的t d s c d m a 标 准在频谱利用率方面优势非常明显，与w c d m a 标准在频谱利用率方面有很好的互补性， 已被3 g p p 接纳并进行了融合【2 1 2 。目前，u m t s 已经在许多国家中得到实现和应用，如日本 ( 2 0 0 1 ) ，澳大利亚、意大利和英国( 2 0 0 4 ) 等。u m t s 是数字蜂窝系统，工作在2 g h z 频段，采 用了一种完全不同于2 g 系统的全新技术标准。除此之外，为产生3 g 系统要求的数据速率， 一种加强的g s m 数据速率改进系统( e d g e ，e n h a n c