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多径衰落,多普勒频移和信道时变是影响移动通信可靠传输的主要障碍,如何克服这些障碍是移动通信中一直在研究的课题:另外,随着实时多媒体通信、高速Internet接入等数据业务的发展,提高频带利用率业已成为急待解决的问题。物理层的核心技术采用近香农界信道编码技术、多载波技术、MIMO(波束成形、空间分集和空分复用)技术等来实现高速数据的可靠传输。
恒模算法(CMA)是利用信号的恒模特性对目标函数进行迭代的算法,不需要训练序列,可以提高频带利用率,适用于所有具有恒定包络和某些非恒定包络信号的盲处理,广泛应用于盲信道估计与均衡、盲波束成形和盲多用户检测等领域。
本文主要研究恒模算法及其在多载波和MIMO架构下宽带CDMA系统盲多用户检测中的应用。论文主要工作和创新如下:
(1)提出一种优化恒模算法的盲波束成形。
对影响随机梯度下降恒模算法(SGD-CMA)收敛性能的三个参数(步长因子、搜索方向和权向量初值)进行同时优化处理:搜索方向采用拟牛顿算法,获得二次收敛速度;采用最优步长策略,给出一般搜索方向下步长的最优值;通过对接收信号的空间分析,取权向量初值位于信号子空间,并在迭代过程中作信号子空间投影来提高恒模算法的收敛速度和收敛准确性。
(2)为了提高CDMA接收机的性能,提出一种基于预处理递归最小二乘恒模算法的异步CDMA系统盲自适应多用户检测算法。
在具有较长时延扩展的宽带CDMA系统中,信道服从频率选择性衰落,存在严重的多址干扰(MAI)和符号间串扰(ISI)。我们提出一种基于预处理递归最小二乘恒模算法的频率选择性信道下异步CDMA系统盲自适应多用户检测算法。对接收信号进行自适应预处理,抑制干扰和增强期望用户的信干噪比(SINR)性能,分析了预处理器的复杂性和稳定性;并利用具有快速自适应能力的递归最小二乘恒模算法(RLSCMA)对预处理后信道进行亩均衡,实现对期望用户的自适应接收。
(3)提出两种基于恒模算法的天线阵MC-CMDA系统空频联合盲多用户检测算法。
提出一种基于恒模算法的空频联合盲多用户检测算法,算法存在局部最小点,当天线和子载波数较多时,结构相对复杂;为了简化接收机结构,进一步提出了一种基于二维约束恒模算法的空频联合肓多用户检测算法,算法对接收信号在空域和频域上联合处理,即空域和频域权向量根据同一目标函数优化获得,因此,能有效防止分步检测的误差积累,约束保证了算法的空间增益和收敛性。
(4)提出STBC MC-CDMA系统的两种信道估计与多用户检测算法。
通过对STBC信号结构的分析,提出一种基于简化约束最小输出能量的联合信道估计与信号检测的递归自适应算法,信道估计使用最优步长半盲自适应方法实现:考虑到信道位于信号子空间的事实,进一步提出一种信号子空间投影恒模算法的盲信道估计,避开了对噪声子空间的依赖,因而不受系统负荷的限制,将信道估计应用于多用户检测,得到较好的误码率性能。