多载波扩频通信及其多用户检测技术研究

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传统的CDMA技术在无线通信方面因其诸多的优点而备受青睐,但在码间串扰和多址干扰等方面存在的问题使其总体性能受到限制。而随着正交频分复用技术(OFDM)的日趋成熟,其强大的抗多径性能正得到越来越多的关注。多载波码分多址(MC-CDMA)技术是为宽带移动通信而提出的新型多载波调制技术,它是将OFDM与CDMA技术相结合方案中的一种。它继承了OFDM和CDMA技术的优良特性,能够把宽带频率选择性衰落转化为每子载波的平坦信道,具有自适应灵活性、高容量、高频谱利用率和抗干扰的优点。因此,在高速率多媒体数据传输方面有独特的优势,已成为近些年无线宽带通信的研究热点,被认为是未来4G通信的核心技术。论文首先介绍了多载波CDMA及其相关技术的发展,阐述了CDMA、OFDM和OFDM-CDMA技术的基本原理以及三种技术方案,在对比分析的基础上重点研究了MC-CDMA方案。然后,搭建MC-CDMA系统的简化模型,以及对Matlab仿真流程的设计,包括其发送端模型、信道模型和接收端模型,并对其细节进行了分析。重点讨论了MC-CDMA系统中的主要应用技术及其在整个系统中的作用,例如数据的频域扩频、IFFT/FFT变换和循环前缀等。接着,按照线性、非线性的分类方式详细介绍了若干种常用的次优多用户检测器的实现方法,包括DEC、MMSE、SIC、PIC等,指出它们各自的优缺点,并给出它们的性能仿真结果。论文最后简要介绍了离散小波变换及小波多分辨率分析算法,然后详细阐述了作者在研究离散小波变换过程中提出的改进型小波多分辨率分析算法,给出了相应的分解、重构公式,并加以证明。接下来,将离散小波变换引入CDMA系统的多用户检测中,提出一种小波多用户检测方案,并给出性能仿真结果。最后,介绍遗传算法的原理及实现,并利用遗传算法对小波多用户检测器的输出进行优化,形成基于小波与遗传算法的混合多用户检测方案,并给出性能仿真结果。
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