MC-CDMA系统的关键技术研究

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CDMA是第三代移动通信的核心技术之一,它允许用户使用相同频率,利用不同的扩频码字来区分用户。CDMA系统是干扰受限系统,系统的性能受用户数制约。为此,需要有各种减小或消除多址干扰的技术来支持系统性能的提高。正交频分复用(OFDM)技术,将高速数据变成并行的低速数据,不但增强了抗多径衰落的能力,而且由于子载波频带是重叠的,与传统的FDM系统相比,它的频谱利用率大大提高。OFDM为在复杂的衰落信道条件下可靠、高速地传输数据提供了一种良好的选择,它必将成为未来无线通信的关键技术。此外,多输入多输出(MIMO)技术是未来移动通信提高系统的容量、性能和频谱效率的核心技术,尤其是垂直空时分层(V-BLAST)结构也将成为提高数据速率和传输可靠性的重要途径。在实际的传输环境中,信道条件非常复杂多变,数据传输需要多种先进的数字通信技术才能完成。因此,将CDMA技术、OFDM技术和MIMO(V-BLAST)技术相结合,以大幅度地提升系统性能,来满足日益增长的通信需求。CDMA与OFDM相结合的技术称为多载波CDMA技术,它具有CDMA和OFDM技术的双重优点,例如抗干扰能力强、保密性高、抗多径衰落、软切换、频带利用率高、数据速率高等。但是就像普通的CDMA系统一样,多载波CDMA系统是干扰受限系统,即随着用户数的增多,来自其他用户的干扰会越来越大,最终导致信号无法正确检测,因此用户容量会受到限制。论文重点讨论了MC-CDMA(即频域扩频)系统的地址干扰消除技术。首先,论文在详细介绍了现有的用户检测方案的基础上,提出了一种基于QR分解的多用户检测方案。经过研究证明,论文提出的基于QR分解的多用户检测方法,避免了多次矩阵求逆运算和排序,接收机复杂度大大降低;同时算法的误码性能几乎与排序的串行干扰消除算法相同,并无明显的性能损失。因此,论文提出的基于QR分解的用户检测方法,在可以接受的性能损失前提下大幅度降低接收机的复杂度,是非常难得的。然后,论文重点研究了TCM技术与MC-CDMA技术的结合的一种新方案。这种方案中,每个用户分配M个正交码字作为一个正交码集,根据信息比特选择一个正交码字作为扩频码。由于TCM的使用,该系统可以在不增加带宽的前提下获得编码增益,系统的误码性能有较大提高。但是,因为每个用户使用M个正交码字,而在码长一定(系统带宽一定)的情况下,码字的数目是固定的,这使得系统所能容纳的用户数降为普通CDMA系统的1/M,这与当前日益增加的用户需求是矛盾的。为了解决这个问题,我们在接收端使用多副天线。在发送端,将用户进行分组,M1个用户分成一组,使用共同的码字集合。在接收端,利用多副接收天线区分使用相同码组的用户信号;使用正交码字区分使用不同码组的用户信号。论文详细推导了提出的系统在独立的瑞利信道中的误码率公式,并对误码性能进行仿真。理论分析和仿真表明,提出的具有多副接收天线的MC-CDMA系统的性能比传统的MC-CDMA系统有很大提高,而且解决了TCM-MC-CDMA系统用户数目受限的问题。
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