CC-CDMA的碼構(gòu)造及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法.pdf

1、在無(wú)線通信系統(tǒng)中，多址技術(shù)決定了用戶如何共享系統(tǒng)的頻譜資源。得益于其優(yōu)異的特性，碼分多址在第二代和第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。在碼分多址無(wú)線通信系統(tǒng)中，擴(kuò)頻碼的相關(guān)特性至關(guān)重要，擁有理想相關(guān)特性的擴(kuò)頻碼可以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜度，并且可獲得完全頻譜利用效率。然而，具有一維結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)擴(kuò)頻碼無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想的相關(guān)特性，使得傳統(tǒng)碼分多址無(wú)線通信系統(tǒng)必須依賴復(fù)雜的輔助子系統(tǒng)，如開環(huán)/閉環(huán)功率控制、Rake接收機(jī)、速率匹配、上行鏈路同步控制等。不

2、同于傳統(tǒng)擴(kuò)頻碼，具有二維結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)碼可以實(shí)現(xiàn)理想的相關(guān)特性，于是提出用于構(gòu)建下一代碼分多址無(wú)線通信系統(tǒng)?；パa(bǔ)碼的理想相關(guān)特性使得基于互補(bǔ)碼的下一代碼分多址技術(shù)不再受多徑和多址干擾影響，從而擺脫傳統(tǒng)碼分多址無(wú)線通信系統(tǒng)中的各種復(fù)雜的輔助子系統(tǒng)，因此，是未來(lái)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中富有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)之一。另外，在國(guó)防和航天等特殊領(lǐng)域，互補(bǔ)碼的理想相關(guān)特性也使得基于互補(bǔ)碼的碼分多址技術(shù)具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
　　盡管研究人員已驗(yàn)證在高斯白噪聲信道

3、和平坦慢衰落信道環(huán)境下基于互補(bǔ)碼的碼分多址（CC-CDMA）無(wú)線通信系統(tǒng)不受多用戶干擾影響，但由于互補(bǔ)碼的二維結(jié)構(gòu)，頻率選擇性慢衰落信道使得CC-CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。另一方面，互補(bǔ)碼的集大小決定了CC-CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)可支持的最大用戶個(gè)數(shù)，然而具有理想相關(guān)特性的互補(bǔ)碼的集大小較小，會(huì)限制CC-CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。因此，本文主要圍繞這兩個(gè)方面展開研究，重點(diǎn)研究了頻率選擇性慢衰落信道下的檢測(cè)算法、抗信道頻率

4、選擇衰落的互補(bǔ)碼的構(gòu)造方法及傳輸系統(tǒng)、以及可以支持更多用戶的互補(bǔ)碼的構(gòu)造方法及傳輸系統(tǒng)，研究結(jié)果對(duì)于CC-CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用具有重要價(jià)值。具體研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　針對(duì)采用理想相關(guān)互補(bǔ)碼和傳統(tǒng)相關(guān)檢測(cè)接收機(jī)的CC-CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)行研究。首先描述了兩種具有理想相關(guān)特性的互補(bǔ)碼一一完全互補(bǔ)碼和超級(jí)互補(bǔ)碼的產(chǎn)生方法。接下來(lái)，基于子信道平坦衰落的信道模型和收發(fā)機(jī)模型，建立了接收機(jī)相關(guān)檢測(cè)前子信道輸出信號(hào)的向量表達(dá)形

5、式。然后，基于各子信道輸出的接收向量，分析了平坦慢衰落信道、頻率選擇性慢衰落信道、平坦快衰落信道、以及碼片不同步情況下采用理想相關(guān)互補(bǔ)碼和傳統(tǒng)相關(guān)檢測(cè)接收機(jī)的CC-CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)的性能。分析和仿真結(jié)果表明，信道的頻率選擇性衰落和時(shí)間選擇性衰落會(huì)破壞用戶間的正交性，引入多用戶干擾。
　　針對(duì)頻率選擇性慢衰落信道下CC-CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)中的檢測(cè)算法進(jìn)行研究，分別為下行通信和上行通信提出了基于最小均方誤差準(zhǔn)則的單用戶檢測(cè)算法和

6、多用戶檢測(cè)算法。對(duì)于下行通信，基于單用戶檢測(cè)接收機(jī)結(jié)構(gòu)，提出了子載波級(jí)MMSE和用戶級(jí)MMSE單用戶檢測(cè)算法，相比于正交恢復(fù)合并和最大比合并檢測(cè)算法，它們既不是噪聲受限的，也不是干擾受限的。對(duì)于上行通信，基于多用戶檢測(cè)接收機(jī)結(jié)構(gòu)，提出了子載波聯(lián)合MMSE-MUD和子載波獨(dú)立MMSE-MUD多用戶檢測(cè)算法。仿真結(jié)果驗(yàn)證了基于最小均方誤差的單用戶檢測(cè)接收機(jī)和多用戶檢測(cè)接收機(jī)具有優(yōu)異的誤碼率性能。
　　針對(duì)頻率選擇性慢衰落信道下互補(bǔ)碼的

7、構(gòu)造進(jìn)行研究，提出了抗頻選互補(bǔ)碼及其傳輸系統(tǒng)。首先討論了不受信道頻率選擇性衰落影響的互補(bǔ)碼的特征，提出了借助Golay互補(bǔ)對(duì)構(gòu)造抗頻選互補(bǔ)碼的方法，并分析了它的相關(guān)特性。其次，針對(duì)下行通信，提出了基于抗頻選互補(bǔ)碼的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)，分析和仿真結(jié)果驗(yàn)證了基于抗頻選互補(bǔ)碼的CDMA下行通信系統(tǒng)中無(wú)多用戶干擾。針對(duì)上行通信，提出了基于抗頻選互補(bǔ)碼的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)，分析和仿真結(jié)果同樣表明基于抗頻選互補(bǔ)碼的CDMA上行通信系統(tǒng)中無(wú)多用戶干擾

8、。
　　針對(duì)如何提高互補(bǔ)碼的最大可支持用戶個(gè)數(shù)進(jìn)行研究，提出了偶位移互補(bǔ)碼及其傳輸方案。相比于具有理想相關(guān)特性的互補(bǔ)碼，偶位移互補(bǔ)碼的最大可支持用戶個(gè)數(shù)擴(kuò)大一倍。首先闡明偶位移互補(bǔ)碼的思想來(lái)源，并給出偶位移互補(bǔ)碼的概念和相關(guān)特性。接下來(lái)，提出了偶位移互補(bǔ)碼的傳輸方案，并證明了結(jié)合該傳輸方案，偶位移互補(bǔ)碼等價(jià)為具有理想相關(guān)特性的互補(bǔ)碼。最后，提出了一種偶位移互補(bǔ)碼——I/Q列式互補(bǔ)碼的構(gòu)造方法，并分別分析了基于I/Q列式互補(bǔ)碼的CD