空時(shí)分集接收相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、移動(dòng)無線通信系統(tǒng)，用戶和障礙物都分布在不同的地理位置，從而用戶多徑信號(hào)具有空時(shí)耦合的結(jié)構(gòu)特征。由于一維的時(shí)域或者空域信號(hào)處理都沒有充分利用信號(hào)和信道的空時(shí)結(jié)構(gòu)特性，所以它們只能有限地提高無線通信系統(tǒng)的性能?？諘r(shí)處理技術(shù)能夠很好的結(jié)合空域和時(shí)域處理各自的優(yōu)勢，能夠充分利用信號(hào)和信道的空時(shí)結(jié)構(gòu)特征，彌補(bǔ)了時(shí)域信號(hào)處理和空域信號(hào)處理二者的局限，能夠進(jìn)一步提高無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)容量、覆蓋范圍和通信質(zhì)量。
　　 本文詳細(xì)研究了空時(shí)分集接收

2、的相關(guān)技術(shù)。具體而言，本文的創(chuàng)新性工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　　 1)多徑信號(hào)的角度分集接收
　　 信號(hào)的多徑傳播導(dǎo)致接收信號(hào)的時(shí)延擴(kuò)展和角度擴(kuò)展，不同路徑的到達(dá)信號(hào)通常具有不同的到達(dá)角度和傳播時(shí)延，從而造成了接收信號(hào)中存在碼間干擾(ISI)。針對(duì)信號(hào)的多徑傳播問題，提出了一種角度分集接收的方法，使用多個(gè)波束形成器分別對(duì)各條路徑信號(hào)進(jìn)行空域?yàn)V波，提取出期望用戶各條路徑信號(hào)，然后將提取出的各條路徑信號(hào)進(jìn)行延遲相干最大比合

3、并(MRC)，有效地提高了輸出信號(hào)的信干噪比。針對(duì)MRC合并不能夠很好地獲得時(shí)間分集增益的問題，還提出一種角度分集接收信號(hào)的MMSE合并與均衡方法，對(duì)各個(gè)波束形成器輸出信號(hào)同時(shí)進(jìn)行合并與均衡處理，解決了合并信號(hào)中的碼間干擾(ISI)抑制問題。
　　 2)CDMA信號(hào)的波束形成與2D-RAKE接收機(jī)
　　 基于直接序列擴(kuò)頻(DS-SS)技術(shù)的CDMA系統(tǒng)中信號(hào)解擴(kuò)時(shí)多徑時(shí)延超過一個(gè)碼片寬度的多徑信號(hào)經(jīng)過相關(guān)器后只能被當(dāng)作噪

4、聲處理。然而在對(duì)解擴(kuò)后的陣列信號(hào)進(jìn)行波束形成處理時(shí)情況將發(fā)生變化，這是因?yàn)閭鞑r(shí)延不同的多徑信號(hào)經(jīng)過解擴(kuò)之后變?yōu)橄喔尚盘?hào)，可以被加以利用。
　　 文獻(xiàn)[69]中Naguib提出的碼濾波波束形成方法僅在期望用戶某一條路徑信號(hào)方向上形成較大的增益，期望用戶其他路徑信號(hào)作為噪聲加以抑制。也就是說，Naguib提出的采用碼濾波方法對(duì)解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行波束形成時(shí)僅利用到了期望用戶一條路徑信號(hào)成分，而其他多徑成分并沒有被利用。針對(duì)碼濾波方法的

5、不足，本文提出一種改進(jìn)的碼濾波波束形成方法，使得碼濾波處理后信號(hào)中含有的期望用戶各相干多徑成分均得到利用。并在此基礎(chǔ)上對(duì)時(shí)空級(jí)聯(lián)2D-RAKE接收機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，提出一種新的時(shí)空級(jí)聯(lián)2D-RAKE接收機(jī)。
　　 3)空時(shí)二維聯(lián)合分集接收技術(shù)
　　 單獨(dú)的空間分集接收技術(shù)或時(shí)間分集接收技術(shù)沒有充分利用無線通信信道的空時(shí)結(jié)構(gòu)特征，所以限制了它們的分集增益和干擾抑制能力。針對(duì)一維分集接收方法的不足，提出一種基于多徑時(shí)延估計(jì)的空時(shí)二

6、維聯(lián)合分集接收方法。該方法可以同時(shí)對(duì)期望用戶的不同到達(dá)方向和不同到達(dá)時(shí)間的多徑信號(hào)進(jìn)行空時(shí)二維聯(lián)合分集接收，同時(shí)抑制系統(tǒng)中的共信道干擾和噪聲，從而有效的提高輸出信號(hào)中期望用戶信號(hào)的信噪比。
　　 當(dāng)前的移動(dòng)通信系統(tǒng)廣泛地采用碼分多址(CDMA)方式，DS-CDMA系統(tǒng)的空時(shí)處理技術(shù)主要涉及2D-RAKE接收機(jī)。本文針對(duì)DS-CDMA系統(tǒng)，提出了一種直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的空時(shí)二維聯(lián)合分集接收方法，有效地解決了頻率選擇性衰落信道下直擴(kuò)信

7、號(hào)的空域和時(shí)域的聯(lián)合接收處理問題。對(duì)于期望用戶的每一條傳播路徑信號(hào)，天線陣列使用一組相同的相關(guān)器分別對(duì)每一個(gè)陣元的接收信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)處理。使用多組這樣的相關(guān)器分別對(duì)期望用戶的多條傳播路徑信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)處理，然后將各組相關(guān)器輸出的解擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合的MMSE加權(quán)合并。為了降低加權(quán)系數(shù)的計(jì)算復(fù)雜度，本文還提出一種降復(fù)雜度的CDMA系統(tǒng)空時(shí)二維分集接收方法。仿真分析表明，本文提出的這種CDMA系統(tǒng)的空時(shí)二維聯(lián)合分集接收方法性能優(yōu)于傳統(tǒng)的2D-RAK