時(shí)變信道下頻域均衡及天線校準(zhǔn)技術(shù)研究.pdf

1、均衡是無線通信系統(tǒng)中一種有效對(duì)抗多徑干擾的關(guān)鍵技術(shù)。在接收端，單載波頻域均衡技術(shù)(Single Carrier FrequencyDomain Equalization，SC-FDE)可以有效地消除由多徑帶來的符號(hào)間干擾(Inter Symbol Interference，ISI)且具有較低的復(fù)雜度；在發(fā)射端，預(yù)均衡技術(shù)可以用來預(yù)先補(bǔ)償信道衰落及消除ISI，尤其對(duì)于時(shí)分雙工（TimeDivisionDuplex，TDD）系統(tǒng)，無需反饋，

2、只需利用天線校準(zhǔn)技術(shù)來保證信道互易性，發(fā)射端就可以利用信道互易性來獲得信道信息，從而方便有效的進(jìn)行預(yù)均衡。
　　但是無線移動(dòng)信道又是一種時(shí)變信道，當(dāng)信道時(shí)變加劇，由信道時(shí)變引起的子載波間干擾(Inter Carrier Interference，ICI)以及ISI會(huì)導(dǎo)致SC-FDE的性能迅速惡化并增大其復(fù)雜度。同時(shí)，信道時(shí)變性會(huì)給天線校準(zhǔn)技術(shù)帶來校準(zhǔn)誤差，造成信道互易性的損失，從而使預(yù)均衡的性能降低。因此，研究時(shí)變信道下頻域均衡及

3、天線校準(zhǔn)技術(shù)具有重要的意義。
　　綜上所述，本文針對(duì)信道時(shí)變對(duì)接收端頻域均衡和發(fā)射端預(yù)均衡帶來的問題，分別展開如下研究工作：
　　本文研究了時(shí)變信道下的接收端頻域均衡技術(shù)。首先，理論推導(dǎo)并分析了時(shí)不變信道下采用線性頻域均衡的系統(tǒng)的誤碼率（Bit Error Rate，BER）性能；分析證明了時(shí)變信道下的頻域信道矩陣的特征為帶狀矩陣，可通過窗函數(shù)對(duì)矩陣頻帶寬度進(jìn)行選取，從而在均衡性能和復(fù)雜度之間做出折中。數(shù)字仿真結(jié)果證明了頻域

4、線性均衡的理論性能的正確性，但是線性頻域均衡不能有效對(duì)抗ISI和ICI；
　　其次，對(duì)時(shí)變和非時(shí)變信道下頻域判決反饋均衡進(jìn)行研究。通過對(duì)均衡后的信號(hào)進(jìn)行建模，根據(jù)對(duì)符號(hào)塊求最小均方誤差的原則，數(shù)學(xué)推導(dǎo)了判決反饋均衡濾波器的數(shù)學(xué)表達(dá)式，理論分析和仿真結(jié)果證明了頻域判決反饋均衡的性能優(yōu)于線性均衡。通過研究均衡后信號(hào)的均衡增益、干擾和噪聲功率以及信號(hào)概率密度分布，得到了信息比特的軟信息計(jì)算公式，并通過對(duì)軟信息進(jìn)行迭代更新，設(shè)計(jì)了頻域Tu

5、rbo迭代均衡，理論分析和數(shù)字仿真結(jié)果證明了Turbo迭代均衡消除ISI和ICI的有效性。
　　本文研究了時(shí)變信道下的發(fā)射端天線校準(zhǔn)技術(shù)。首先，研究了單天線TDD預(yù)均衡系統(tǒng)的系統(tǒng)模型及天線校準(zhǔn)模型，在時(shí)變信道下，通過理論推導(dǎo)得到了采用傳統(tǒng)校準(zhǔn)技術(shù)后的系統(tǒng)誤碼率公式，基于此，本文提出了基于信道預(yù)測(cè)的天線校準(zhǔn)方法，通過信道預(yù)測(cè)來降低信道時(shí)變給天線校準(zhǔn)帶來的誤差，理論推導(dǎo)并得到此時(shí)的誤碼率公式。數(shù)字仿真和理論分析結(jié)果證明本文所推導(dǎo)的理論

6、誤碼性能與實(shí)際仿真相重合，且本文提出的先信道預(yù)測(cè)再天線校準(zhǔn)的技術(shù)可以有效的對(duì)抗信道時(shí)變性，提高天線校準(zhǔn)及預(yù)均衡系統(tǒng)的性能。
　　其次在時(shí)變信道下將單天線TDD預(yù)均衡系統(tǒng)中關(guān)于天線校準(zhǔn)的結(jié)論推廣到了多天線TDD預(yù)編碼系統(tǒng)下，理論推導(dǎo)并得到了采用傳統(tǒng)天線校準(zhǔn)技術(shù)和基于信道預(yù)測(cè)技術(shù)時(shí)的系統(tǒng)容量公式，通過數(shù)字仿真得到了與單天線情形下相一致的結(jié)論。
　　綜上，頻域均衡及天線校準(zhǔn)技術(shù)是無線通信系統(tǒng)中保證系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)，本文對(duì)頻域均衡