空時分集接收相關技術研究.pdf

1、移動無線通信系統(tǒng)，用戶和障礙物都分布在不同的地理位置，從而用戶多徑信號具有空時耦合的結構特征。由于一維的時域或者空域信號處理都沒有充分利用信號和信道的空時結構特性，所以它們只能有限地提高無線通信系統(tǒng)的性能?？諘r處理技術能夠很好的結合空域和時域處理各自的優(yōu)勢，能夠充分利用信號和信道的空時結構特征，彌補了時域信號處理和空域信號處理二者的局限，能夠進一步提高無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡容量、覆蓋范圍和通信質(zhì)量。
　　 本文詳細研究了空時分集接收

2、的相關技術。具體而言，本文的創(chuàng)新性工作主要包括以下幾個方面：
　　 1)多徑信號的角度分集接收
　　 信號的多徑傳播導致接收信號的時延擴展和角度擴展，不同路徑的到達信號通常具有不同的到達角度和傳播時延，從而造成了接收信號中存在碼間干擾(ISI)。針對信號的多徑傳播問題，提出了一種角度分集接收的方法，使用多個波束形成器分別對各條路徑信號進行空域濾波，提取出期望用戶各條路徑信號，然后將提取出的各條路徑信號進行延遲相干最大比合

3、并(MRC)，有效地提高了輸出信號的信干噪比。針對MRC合并不能夠很好地獲得時間分集增益的問題，還提出一種角度分集接收信號的MMSE合并與均衡方法，對各個波束形成器輸出信號同時進行合并與均衡處理，解決了合并信號中的碼間干擾(ISI)抑制問題。
　　 2)CDMA信號的波束形成與2D-RAKE接收機
　　 基于直接序列擴頻(DS-SS)技術的CDMA系統(tǒng)中信號解擴時多徑時延超過一個碼片寬度的多徑信號經(jīng)過相關器后只能被當作噪

4、聲處理。然而在對解擴后的陣列信號進行波束形成處理時情況將發(fā)生變化，這是因為傳播時延不同的多徑信號經(jīng)過解擴之后變?yōu)橄喔尚盘枺梢员患右岳谩?br>　　 文獻[69]中Naguib提出的碼濾波波束形成方法僅在期望用戶某一條路徑信號方向上形成較大的增益，期望用戶其他路徑信號作為噪聲加以抑制。也就是說，Naguib提出的采用碼濾波方法對解擴后的信號進行波束形成時僅利用到了期望用戶一條路徑信號成分，而其他多徑成分并沒有被利用。針對碼濾波方法的

5、不足，本文提出一種改進的碼濾波波束形成方法，使得碼濾波處理后信號中含有的期望用戶各相干多徑成分均得到利用。并在此基礎上對時空級聯(lián)2D-RAKE接收機進行改進，提出一種新的時空級聯(lián)2D-RAKE接收機。
　　 3)空時二維聯(lián)合分集接收技術
　　 單獨的空間分集接收技術或時間分集接收技術沒有充分利用無線通信信道的空時結構特征，所以限制了它們的分集增益和干擾抑制能力。針對一維分集接收方法的不足，提出一種基于多徑時延估計的空時二

6、維聯(lián)合分集接收方法。該方法可以同時對期望用戶的不同到達方向和不同到達時間的多徑信號進行空時二維聯(lián)合分集接收，同時抑制系統(tǒng)中的共信道干擾和噪聲，從而有效的提高輸出信號中期望用戶信號的信噪比。
　　 當前的移動通信系統(tǒng)廣泛地采用碼分多址(CDMA)方式，DS-CDMA系統(tǒng)的空時處理技術主要涉及2D-RAKE接收機。本文針對DS-CDMA系統(tǒng)，提出了一種直接序列擴頻信號的空時二維聯(lián)合分集接收方法，有效地解決了頻率選擇性衰落信道下直擴信

7、號的空域和時域的聯(lián)合接收處理問題。對于期望用戶的每一條傳播路徑信號，天線陣列使用一組相同的相關器分別對每一個陣元的接收信號進行解擴處理。使用多組這樣的相關器分別對期望用戶的多條傳播路徑信號進行解擴處理，然后將各組相關器輸出的解擴信號進行聯(lián)合的MMSE加權合并。為了降低加權系數(shù)的計算復雜度，本文還提出一種降復雜度的CDMA系統(tǒng)空時二維分集接收方法。仿真分析表明，本文提出的這種CDMA系統(tǒng)的空時二維聯(lián)合分集接收方法性能優(yōu)于傳統(tǒng)的2D-RAK