基于无碰撞区跳频序列的多级FFH/MFSK系统多用户检测算法研究

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跳频通信技术是扩频通信技术之一,是一种多址接入技术,允许多个用户在相同频段上同时传输信息。跳频多址技术有以下优点:不需要连续的频谱,可以回避被干扰的频带;对远近效应不敏感,可以不使用功控,所以被广泛应用于军事、商用等领域。但同直接扩频多址(DS-CDMA)通信一样,跳频多址通信也面临着多址干扰(MAI)问题,在跳频系统中克服干扰的办法主要有两种:一是设计汉明相关性尽可能低的码型,二是使用消除或减少MAI的多用户检测技术。本文试图结合这两种方法,以期获得更好的抗多址干扰能力。首先本文采用一类无碰撞区(NHZ)跳频码,该类码在特定区间不会发生频点重合,并根据该类码的特点采用多级快速跳频多频移键控(FFH/MFSK)准同步系统,系统中将总的活动用户分组,组内用户和组间用户分别采用最优地址码和NHZ码区分,并使各用户时延不超过NHZ,故组间用户无干扰。然后,为进一步降低误比特率(BER),在接收端使用多用户检测算法,即基于最大行的最小均方误差(MMSE)异步快跳频多址干扰消除算法,并针对此算法进行了研究。最后,本文作者还研究了多级迭代干扰消除(MS-IIC)算法。本论文作者主要完成了以下工作:一、详细介绍了NHZ跳频序列,在有限域GF(p)和GF(pm)上分别构造了该序列,并分析了其性能。二、搭建基于NHZ序列的两级FFH/MFSK系统模型,包括发送端模型和接收端模型。详解了最优地址码的构造和编码方案,然后分析了组内用户多址干扰,根据干扰模型推导了符号干扰公式,最后在MATLAB平台上对系统各功能模块进行了仿真。三、深入研究了异步FFH/MFSK系统的MMSE多用户检测算法,并针对算法的效率和检测性能以及系统的复杂度作了改进,分别在AWGN和Rayleigh信道下对这两种算法进行了仿真。仿真结果表明改进的算法在信噪比较低时BER也较低,且较适用于多用户情况。本文作者又通过举例的方式,证明了改进的MMSE算法与MMSE算法相比检测效率高且复杂度低。作者还研究了门限阀值对系统容量的影响,在迭代一次时,改进的算法受门限值的影响较小;另外通过仿真还验证了部分条件一定时,会存在一个最佳的参数组合尽可能地降低BER。四、研究和改进了MS-IIC算法,根据仿真分析和实例比较可知,改进的MS-IIC算法能提高检测效率,改善系统性能以及减小算法复杂度。五、指出算法仍存在的不足之处和后序的改进方案,并给出了未来的研究方向。
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