時(shí)變信道下多普勒分集技術(shù)研究.pdf

1、在無線通信系統(tǒng)中，通信雙方的相對運(yùn)動(dòng)會(huì)帶來多普勒擴(kuò)展，并加強(qiáng)信道的時(shí)變性，特別是在高速移動(dòng)環(huán)境下，多普勒擴(kuò)展成為降低系統(tǒng)性能的主要因素。本論文深入研究了多普勒分集技術(shù)以有效克服甚至利用多普勒擴(kuò)展的影響。
　　本文首先研究了發(fā)送端多普勒分集技術(shù)。論文分析了時(shí)變信道下比特交織編碼的分集作用。發(fā)送端多普勒分集的本質(zhì)是通過對單路發(fā)射信號(hào)加以不同的相移，并用多天線分別發(fā)送，從而通過增大等效信道的多普勒擴(kuò)展以令等效信道的時(shí)變性增強(qiáng)。理論分析和

2、數(shù)字仿真結(jié)果證明，類似交織編碼分集作用的結(jié)論，發(fā)端多普勒分集技術(shù)隨著人為引入的多普勒擴(kuò)展程度的增加，系統(tǒng)性能得到改善，但在多普勒擴(kuò)展過于強(qiáng)烈后，系統(tǒng)性能反而變差，論文通過分析和仿真得到了令系統(tǒng)性能最優(yōu)的多普勒擴(kuò)展大小。同時(shí)，論文研究對比了兩種典型的發(fā)端多普勒分集方法：基于符號(hào)內(nèi)連續(xù)相移或固定相移的分集方法，理論分析和數(shù)字仿真結(jié)果證明，基于符號(hào)內(nèi)固定相移的多普勒分集技術(shù)因?yàn)樵谠龃笮诺罆r(shí)變性的同時(shí)并未引入額外的干擾影響，所以性能要優(yōu)于基于符

3、號(hào)內(nèi)連續(xù)相移的多普勒分集技術(shù)。
　　其次，論文研究了接收端多普勒分集技術(shù)，其通過對接收的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行不同的頻移得到多路分支信號(hào)，并利用修正的最大比合并(Maximum Ratio Combining，MRC)獲取最大的分集增益。本文理論推導(dǎo)驗(yàn)證了合并前各支路信號(hào)功率和干擾功率的表達(dá)式，并得到修正的最大比合并后，系統(tǒng)信干比理論表達(dá)式，該信干比受限于各支路的頻偏和加權(quán)系數(shù)。首先在假定加權(quán)系數(shù)已確定的前提下，基于系統(tǒng)信干比最大化的目標(biāo)，

4、得到優(yōu)化的各支路頻偏取值；其次，在各支路頻偏確定的前提下，以合并后信干比最大化為目標(biāo)，得到優(yōu)化的各支路加權(quán)系數(shù)。理論分析和數(shù)字仿真證明，論文分析正確，采用優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以獲取系統(tǒng)性能的提升。
　　最后，論文研究了收發(fā)聯(lián)合的多普勒分集技術(shù)。基擴(kuò)展模型(Basis-Expansion Model，BEM)更適合快時(shí)變信道的描述，本文研究了基于BEM的信道估計(jì)技術(shù)。理論證明了系統(tǒng)能獲取的最大分集階是由信道系數(shù)相關(guān)矩陣的秩決定，當(dāng)預(yù)編碼

5、后等效信道矩陣滿秩時(shí)，系統(tǒng)可以獲得最大分集階增益。對于時(shí)間選擇性信道，多普勒擴(kuò)展決定了最大可獲得的多普勒分集階數(shù)，本文驗(yàn)證了采用范德蒙德預(yù)編碼以保證等效信道矩陣滿秩可以使系統(tǒng)獲得滿分集；對于雙選信道，通過理論分析驗(yàn)證了多普勒擴(kuò)展和多徑數(shù)共同決定了最大可獲得的聯(lián)合多徑多普勒分集階數(shù)，數(shù)字仿真表明系統(tǒng)能有效地取得分集效果。
　　本文深入研究了發(fā)送端、接收端和收發(fā)聯(lián)合的多普勒分集技術(shù)。研究證明三種方法能有效的減弱多普勒擴(kuò)展造成的不利影響