超奈奎斯特传输波形设计与检测技术研究

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随着无线通信业务量的增长,无线频谱资源日益紧缺,如何提高频谱效率成为下一代无线通信研究的关键。上世纪70年代,J.E.Mazo提出了超奈奎斯特传输(FTN:Faster-than-Nyquist)方法,通过人为引入码间干扰,信号可以非正交地在通信系统中传输,从而提高了信息传输速率及频谱效率。超奈奎斯特传输技术可以突破传统的奈奎斯特速率,实现系统容量的提升,还可与其他通信技术相结合,实现对频谱资源的高效利用。因此,本文主要从多用户的视角对超奈奎斯特传输信号进行解析,并设计了相应的检测算法,具体内容包括:第一,汇总、整理和分析了超奈奎斯特传输技术研究现状。本文对现有的超奈奎斯特传输理论与相关技术进行了研究,特别的,针对超奈奎斯特传输检测算法进行了汇总与梳理,为后续多用户视角下的超奈奎斯特传输方案的设计垫定了基础。第二,设计了一种基于多用户视角的超奈奎斯特传输发射方案,并对信号波形进行了设计。首先,通过对超奈奎斯特发射信号严格的分解和推导,从理论上证明了在多用户视角下对超奈奎斯特进行研究的合理性和等价性。然后,设计了多用户视角下的超奈奎斯特信号发射方案。此外,分析了不同波形对超奈奎斯特传输容量与频谱效率的影响。第三,分别研究了加性高斯白噪声(AWGN:Additive White Gaussian Noise)信道和平坦衰落信道下的超奈奎斯特接收算法,给出了接收算法的误比特性能分析。基于多用户视角下的超奈奎斯特发射方案,分别对AWGN信道和平坦衰落信道下的超奈奎斯特传输接收进行了分析,给出了检测算法的可行性,并对接收算法的误比特率进行了推导。此外,还分析了加速因子与帧长度对接收算法误比特性能的影响。第四,仿真验证了多用户视角下超奈奎斯特接收算法性能结果的正确性。通过MATLAB中的Simulink链路仿真,验证了AWGN信道和平坦衰落信道下,加速因子与帧长度对超奈奎斯特接收算法误比特性能的影响,验证了第三点中理论分析所得的结论的正确性。论文从多用户的角度解析了超奈奎斯特信号,设计了超奈奎斯特传输链路与检测方案,为超奈奎斯特技术在现实场景中的应用提供了理论支撑和技术参考。
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