kl800.com省心范文网

基于OFDM的IDMA系统仿真研究


西南交通大学 硕士学位论文 基于OFDM的IDMA系统仿真研究 姓名:栾帅 申请学位级别:硕士 专业:通信与信息系统 指导教师:陈红 20070501

西南交通大学硕士研究生学位论文

第1页

摘要
多址接入技术是无线通信的关键技术之一,甚至是移动通信更新换代的 一个重要标志。其核心内容是如何将有限的通信资源在多个用户之间进行有
效的切割与分配,使其共享有限的通信资源而不会相互干扰.随着非对称业 务、可变速率业务和服务等级等需求的提出,多址接入技术的重要性变得更 高,也引起了人们越来越多的研究兴趣。Ij Ping等人在码分多址(CDMA)

的基础上提出了交织多址(DMA)接入方式,通过不同的码片级交织图案
来区分用户,不但继承了前者的诸多优点,而且系统复杂度低,是一种前景 广阔的新的多址接入方式。 OFDM即正交频分复用,通过相互正交的多载波传输信息,能够对抗符

号间干扰和窄带干扰,提高系统容量,因而成为了研究的热点.OFDM被认
为是第四代移动通信的核心技术之一,是能够适应以多媒体业务为中心的无 线宽带、高速数据传输需求的理想的调制技术。对于未来移动通信技术的演 进,OFDM与新的多址接入技术相结合的研究,具有非常重要的意义.

论文首先概述国内外相关技术研究现状,然后对交织多址接入技术的基 本原理和实现方法进行详细的介绍。给出DMA系统模型,依次说明其发射 机结构和接收机结构,详细阐述码片级迭代多用户检测算法,重点描述了单 元信号估计算法及其实现,仿真比较了扩频长度和迭代次数等主要参数对于 系统性能的影响。在此基础上,构建了一神基于OFDM的mMA系统模型,
从发射机和接收机两个方面介绍系统结构,阐明该系统的多用户检测方法, 通过仿真研究误比特率性能,并对成因进行了定性分析。随后提出了一种结

合ARQ协议的OFDM.ⅢMA系统,从理论上分析了AR口OFDM.mMA系
统的平均传输次数和吞吐率。仿真结果表明,ARQ协议通过重传合并,能够 有效提高系统误比特率和吞吐率等性能。

关键词:正交频分复用;交织多址接入;自动请求重传;迭代多用户检测;
单元信号估计

西南交通大学硕士研究生学位论文

第n页

Abstract
MuRiple-aceess even
all

is

OllC

of the key techniques of wireless communication,and

important

sign of mobile

communication

generational changes.The
resources one

COre

content

is how to incise

and

distribute limited communication
reSOUrCeS

among

multi-users,those who Along with the

can

share the

without interfering
rate

another.

demands

of unsymmetrical business,variable

business

and

OoS,the significance of multiple-access technique is becoming higher thus draws
more and more research interests.Based

on

Code Division Multiple Access

(CDMA),Li

Ping

and

his erew have proposed Interleave Division Multiple distinguishes mniti-users

Access(IDMA)which
reduces complexity,is
OFDM,namely

through

chip level interleaving

methods.This idea not only inherits many advantages from the former but also


new

multiple-access

method with wide division

foreground.

oRhogonal

frequency

multiplex,transmits

information by multiple orthogonal carriers./t becomes research high system capacity with low ISI and considered to be ideal
one

hotspot

due to is

narrow-band interference.OFDM

of the

core

techniques of 4G mobile communication,is an
to

modulating technology which adapts

multimedia centered wireless

wide-band

high speed

data transmission.Research

on the combination

of OFDM

and new multiple-access methods is very significant towards future evolution of mobile communication

techniques.

This dissertation firstly both domestic

summarizes research status of correlate techniques
and

and

overseas,and then introduces the fundamental principle

implementation of IDMA.The 1DMA system model is presented with explanation
for transmitter detection is and

and receiver

respectively.The chip-by-chip iterative multi—user

expatiated

with emphasis

on

element

signal estimate tyEsE)algorithm
as

implementation.The
time
to

influence of main parameters such

spreading length

and iteration

system performance are

compared

by simulation.On the

foundation above,an OFDM
transmitter

based IDMA system model is
ale

constructed.The
corresponding

and

receiver structures

introduced

together with

西南交通大学硕士研究生学位论文

第m页

multi?tlscr detection method.Simulation is done to investigate the bit etrot-rate

(BER)performance硒well
0FDM—IDMA system
performances

as a

qualitative analysis

to

the possible cause:.Later an is proposed.System throughput
are

associated with

ARQ protocol
attempts

including average

transmission

and

analyzed

in theory.Simulation results show that ARQ l打otocol is able to improve
so On

system l弛rformanccs including BER,throughput and
reUansmission combinafion.

by meal塔of

Keywords:OFDM;IDMA;ARQ;iterative multi-user detection;element signal
estimate



西南交通大学硕士研究生学位论文



第1页

第1章绪论
1.1研究背景
多址接入技术是指多个用户通过共享的传输线路同时建立各自的信道, 从而实现多用户的同时通信。融合了多址接入技术,能够为多个用户同时提
供通信的系统称为多址接入通信系统。多址通信只有在网络中才能实现,它

有别于一般的点对点的单工、双工通信,即使点对多点通信如果不能实现多 个用户同时入网通话,也不是多址通信。
‘ .

除了。多用户”和。同时”以外,多址通信中的基本问题还包括系统容

量、数据传输速率、通话质量、多媒体业务等诸多方面.在移动通信系统中,
多址接入技术是移动通信系统同时为多个用户提供话音或者数据业务的关

键。随着非对称业务、可变速率业务和服务等级等需求的提出。多址接入技 术的重要性变得更高,也引起了人们越来越多的研究兴趣。多种不同的接入
方式相继被提出,其中一些已经投入商用.频分多址(FDMA)以不同频率

的信道满足多用户同时通话的需求,最早用于卫星通信系统,并在此基础上 于∞年代初建立了第一代模拟蜂窝移动通信系统。时分多址(TDMA)是在 一个频率信道内,按相同的时问间隔划分为若干时隙,每个时隙承载一个业
务用户的信息和必要的信令,以此为基础的第二代数字移动通信系统GSM

于90年代初投入使用。码分多址(CDMA)用相互正交的扩频码序列区分各 个用户,最早应用于美军数字通信系统,90年代中期引入民用。空分多址
(SDMA)是基于自适应阵列天线技术.通过对空闻的分割来区别不同的用 户f1】。在CDMA的基础上,香港城市大学的Li Ping等人提出了交织多址
(Interleave Division Multiple

Acccs¥,IDMA)接入方式。其基本思想是通过

不同的码片级交织图案,而非传统CDMA系统中的扩频序列来区分用户121131。

IDMA吸收了CDMA的优点,特别是分集抗衰落和消除跨蜂窝干扰,仿真结

果表明其性能优于CDMA,更加接近理论极刚4J。
OFDM即正交频分复用,是一种特殊的多载波传输方案,最早起源于20 世纪50年代中期。其基本原理是把高速串行的数据流通过串并转换,分配到
传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。该方案可以有效地消除ISI

西南交通大学硕士研究生学位论文

第2页

的影响,提供更高的数据传输速率,并且容易与多址接入结合使用,例如 MC.CDMA、OFDM-TDMA等垆J.自从20世纪80年代以来,OFDM在数字 音频广播(DAB)、数字视频广播(D、,B)、基于IEEE802.11标准的无线局 域网(WI.AN)以及非对称数字用户环路(ADSL)中得到了应用嗍。在有线
电视系统中,基于OFDM的技术诸如VCCIDI"OFDM(v.OFDM),wide-band OFDM(w.0fI'M)和flash OFDM(F-OFDM)在特定的应用领域也显示了 其巨大的优势和潜力门。因其出色的性能,OFDM被认为是未来4G的核心 技术之一,引起了越来越多的关注,成为人们研究的热点. 在移动通信系统中,由于受到时交性和移动性的影响,无线信道环境存

在着多种衰落和噪声,从而降低了空中接口传输数据的可靠性,因此重传方 案的研究和应用得到了越来越多的重视。自动请求重传协议(ARQ)是一种 简单的链路层通信协议,接收端将经过纠错译码的恢复检错码进行校验,如 果校验表明没有错误,接收端将接受信息数据,并经由反馈信道向发送端发 送ACK(Acknowledgement),通知其发送的信息数据已经被成功收到,可以 传输新的数据块;反之则发送NACK(Non-acknowledgement),指示发送端 重传同一码字.重传可以一直持续到信息数据被正确接收为止,但在实际应 用中,为了保证数据通信的系统吞吐率,通常设置有最大重传次数。由子ARQ 协议能够有效地提高传输可靠性和系统吞吐率,被广泛应用于移动通信系统

的空中接口部分【研。GSM系统的链路层控制使用了典型的停.等协议19】,Is.95
CDMA系统则使用了效率更高的选择重传协议110】.GPRS在GSM的基础上 加入了分组交换功能,也使用了选择重传协议.为了进一步提高系统可靠性 并满足未来移动通信系统多业务多速率的要求,EDGE使用了Type-Ⅱ

HARQ提高链路质量【11l,3GPP已经采用了Type.I HARQl切,并进一步讨
论了Type-1I/m HARQ的应用方式1131。 系统容量和数据传输速率始终是人们最关心的问题,而针对多址接入技 术的基础理论和算法的研究更为重要,提出一种性能优越,计算复杂度低且

便于工程实现的方案,在理论研究和实际应用方面都具有非常重要的意义.
论文正是将OFDM与IDMA结合起来,综合两者的优点,研究建立 OFDM.IDMA系统模型,通过仿真分析其系统性能,进而在此系统上结合 ARQ技术,分析讨论主要参数对系统性能的影响。

西南交通大学硕士研究生学位论文

第3页

1.2国内外研究现状
1.2.1多址接入技术
常规的多址接入方式有三种:频分多址、时分多址和码分多址。由于提
出较早,在降低设备复杂度和提高系统性能,诸如吞吐率、系统容量等方面,

人们做了大量的工作,很多改进算法被提出,技术上已经很成熟.除此以外 也有和以上三种不同的接入方式,如空分多址、交织多址等。分别介绍如下:
1)频分多址是将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道(信道)供

不同的用户使用.信道带宽通常等于传输一路模拟话音所需的带宽,采用频 分双工方式来实现双工通信。由于同道干扰的存在,为了满足系统要求的载 干比,一个区群内的小区数不能过小,所以FDMA系统容量相对较小.
2)时分多址是把时间分成周期性的帧,每一帧再分成若干个互不重叠的 时隙,使各移动台在帧内按指定的时隙收发信号。TDMA的信道数为每个基 站使用的载波数乘以每载波的时隙数。由于采用了话音编码等技术,TDMA

系统容量可以提升至FDMA的3倍甚至更高. 3)码分多址是以扩频信号为基础,利用不同扩频码型实现不同用户的信 息传输。不同用户使用不同的扩频序列,且相互正交,从而区分各自的信号. CDMA系统的抗衰落性能更好,再加上软切换、功率控制等技术,使得其系
统容量较FDMA和TDMA都有很大的提高;但用户数过多时,扩频序列的

正交性不易满足,从而导致相互干扰。 4)空分多址是基于自适应阵列天线,在不同用户的方向上形成不同的波 束,通过空闻的分割来区别不同的用户。在理想情况下,自适应阵列天线为
每个用户提供一个无其他用户干扰的唯一信道,可以有效地克服多径干扰和

同道干扰。上述情况需要无限多个阵元。是不可实现的;但采用适当数目的
阵元,也可以获得较大的系统增益t¨。

5)交织多址由香港城市大学的Li Ping等人提出,其基本原理是利用不
同的码片级交织图案来区分不同的用户,是基于CDMA系统的一种改进方案 【2Jf31【4l。文献【14】提出了用交织作为区分信号的方法,进而提出了一种开销很 低的多用户检测算法,仿真结果表明基于该算法的多用户或多发射天线系统 性能近乎理想。文献【2】详细介绍了IDMA的工作原理。在发送端,首先对各

西南交通大学硕士研究生学位论文

第4页

用户(用户数为K)的数据进行低速率差错控制编码,然后进入对应的交织

器,之后进入信道传输。各用户的交织图案为随机生成,且相互独立,各不 相同。接收端主要由一个单元信号估计器(Elementary Signal Estimator,ESE) 和置个后验概率译码器(a
posterior

probability(APP)decoders,DECs)两

部分组成,使用迭代译码方法。首先由ESE利用接收到的信号和先验信息(初

次迭代时假设为0,即无先验信息)对某用户的信息做租略估计,经过与该 用户对应的解交织,送入DEC_,s计算后验概率,更新均值和方差,经交织后
反馈给ESE,用于下次迭代。如此循环往复,直到最后一次迭代时由DECs 执行硬判决,输出该用户的信息。其仿真结果表明,IDMA在用户数量很多

的系统中可以获得近乎理想的性能,在多径环境中也同样适用。文献【151和【16】 分别提出指数交织器、正交交织器、伪随机交织器和嵌套交织器设计方案, 算法简单快捷,且没有性能损失.文献【171指出通过跟踪码片级迭代检测过
程中信噪比的变化可以估计IDMA的系统性能,并在此基础上研究了一种能

够优化系统性能的功率分配方案,仿真结果表明该方案在非编码和编码情况
下都获得了很高的吞吐率。文献【18】得出IDMA上行链路理想传输功率控制

方案,讨论了其频谱效率,并与线性MMSE多用户检测进行了比较。文献[191
分析了编码IDMA系统的频谱效率,并研究了有限输入星座图(如BPSK、

QPsK)下最大化频谱效率的理想功率分配方案。IDMA用不同的交织图案作 为用户的标示特征,不受信道化码等码资源的限制;同时也是码片级交织, 利用编码实现扩频,因此具有更高的分级阶数和编码增益,更适合与迭代检 测技术结合(4】.IDMA继承了CDMA的诸多优点,包括分集抗衰落、消除跨
蜂窝干扰、动态信道共享、异步传输等。其检测和译码算法可以串行或并行

执行,计算复杂度低,且与用户数独立,是一种非常好的宽带接入方案。

1.2.2正交频分复用
通信系统中的信息是通过载波传输的,根据载波数量可以分为单载波和

多载波系统。正交频分复用就是各个子载波保持相互正交的一种特殊的多载 波方案,它可以被看作调制技术,也可以被看作复用技术。其基本原理是将
高速串行的数据流经过串并变换,调制到多个子载波上并行传输,使每个子 载波上的数据符号持续长度相对增加,降低其数据速率。与传统的单载波系 统相比,OFDM系统可以有效地对抗多径传播所造成的符号闻干扰和窄带干

西南交通大学硕士研究生学位论文

第5页

扰,且实现的复杂度较低;在变化相对较慢的信道上可以根据每个子载波的 信噪比来优化分配每个子载波上传送的信息比特数量,从而大大提高系统传
输信息的容量.

OFDM的形成和发展经历了几十年的时间。在20世纪50年代,G.A.Doelz 等i201提出了Kincplcx系统,使用了20个子载波和差分OPSK调制,相邻子 载波的间隔近似等于子载波的符号速率,从而保证各个子载波的频谱互相重

叠,但又是正交的,于是可以大大提高频谱效率.随后的多载波系统【211阎
也是利用类似的技术提高频谱效率.但是以上系统中的子载波频谱没有经过
滤波,因此为了限制系统频谱,R.W.Chang等分析了多载波通信系统中如何 使经过滤波、带限的子载波保持正交[23112411251.随后S.B.Weinstein和E M.

Ebert提出了使用离散傅立叶交换(DFT)实现多载波的基带调制和解调‘26l,
这样便不再对每个子载波都使用模拟前端,从而大大地降低了多载波系统的 复杂度,为OFDM的演进做出了巨大的贡献。另外,Weinstein等提出了通

过插入一段空白区作为保护间隔来消除符号间干扰,但这种办法不能保证信 号经过色散信道后各个子载波仍然保持正交。为此,八Peled和九Ruiz提出 了采用循环前缀(cP)的方法保证信号经过色散信道后仍然保持各子载波问 的正交性【27】.至此,现代OFDM的概念形成了.1985年,Cimini把OFDM

的概念引入蜂窝移动通信系引硼,为无线OFDM系统的发展奠定了基础。
针对OFDM对符号定时误差敏感的问题,J.J.Van
de

Bcek提出了一种传

统算法【291,利用循环前缀在时域做最大似然估计(MLE)进行粗略的符号定 时同步。然而该算法只能在AWGN信道下获得优良的性能,当信道条件严
重恶化时,由于受到符号间干扰(ISI)的影响,难以准确估计OFDM符号

的起始点。在此基础上,

B.加等【30l利用循环前缀的卷积特性,文献

【31][32][33]利用PN序列的相关特性估计OFDM符号起始点,在多径衰落信
道下获得了优于传统算法的性能。 为了解决OFDM系统峰均值功率比(PAPR)较高的问题,R.O'Neill等 提出了幅度剪辑算法【蚓,将输入信号的幅度限制在一个预先设定的阈值内, 但是该方法引入了难以消除的信源噪声,在一定程度上增加了误码率.文献

【351选择适当的编码码字,尽可能减小传输时的PAPR,而利用Golay补充序
列作为码字控制调制可以使信号的PAPR不大于2pq。部分传输序列算法将 输入数据块划分为若干子块,每个子块的子载波由一个相位因子加权,适当

选择各个子块的相位因子从而最小化合并后信号的PAPR。文献【37】分析比较

西南交通大学硕士研究生学位论文

第6页

了相邻划分、交织划分和伪随机划分三种方法,认为伪随机划分是最佳的选 择.文献【38】分析比较了多种动态资源分配方法和跨层优化方法,并且对点
到点和点到多点两种倩况进行了讨论.

另外,文献[39]和[401从最大化总传输速率和最小化总发射功率两个方面
分别对OFDMA上行和下行链路优化进行了分析,一种计算效率高的针对广

义OFDMA系统上行链路频率同步的算法也被提出【4¨,仿真结果表明该算法
获得了可观的性能提高。Pengfei Xia等提出了一种适用于上行链路的整体预

编码OFDMA方案【4习,能够给每个用户提供恒定模数的传输,因而获得了较
高的频谱和功率效率。文献[431从系统结构、空频编码、多址接入和硬件实

现等方面深入浅出地介绍了MIMO.OFDM系统,并指出了未来的研究方向.
文献【44】基于COST 207和IEEE 802.1la信道模型分析了MIMO-OFDM信道 容量,同时以MIMO-WLAN系统为例讨论了天线数量和子信道数量对信道 容量的影响。

1.2.3自动请求重传协议
通过有噪声信道实现有效而可靠通信的问题是信息论的中心论题,在数
据传输系统中有两种技术用来控制传输错误:前向差错控制法FEC和自动请 求重传法ARO。ARQ有三种基本类型,即停一等式ARQ、退N步ARQ和选 择重传ARQ. 停.等ARQ是指发送端发送一个分组给接收端,并在它发送下一个分组 之前,等待接收端的确认,由确认信息指示哪个分组接收错误。如果有错误

发生,则丢弃并重传该分组,直到接收正确为止嗍。停.等AltO的系统虽然
实现简单,所需缓存器最少,但其吞吐率与占空时间有关,即停.等ARQ的 主要问题是往返延迟大,使得数据吞吐率低.
退N步ARQ是指发送端连续发送分组给接收端,而不必等待接收端的

确认信息。每个传输分组的确认信息在延迟N后到达,在这段时间内,后续
的N-1个分组也被发送。如果一个分组发现有错,不仅该分组被丢弃,而且

后续的N.1个分组也被丢弃闱。退N步Alto则不仅与信道的错误概率有关,
还与往返时延N有关,缓存器长度与最大往返时延相关,往返时延增加,数 据吞吐率将降低。 选择重传ARQ是指发送端连续发送分组给接收端,但仅仅重传被确认

西南交通大学硕士研究生学位论文

第7页

有错的分组,接收端将无错误的分组从缓存器中顺序释放f轫。选择重传ARO

的系统吞吐率与往返时延无关。仅与信道的错误概率有关,在资源共享和吞 吐率方面最有效,但需要在收发两端均要有较大的存储能力和分组处理能力.
另外,3GPP规范提出了N通道停.等ARQ协议,即将信道划分为N个 子信道,并行采用停.等ARQ协议,当下行信道传输某一子信道的数据时, 上行信道传输来自另一个子信道的证实信号,整个信道可得到充分利用.这 样弥补了停.等ARO协议的不足,有效地提高了信道利用率,而且对接收端 设备的要求也不是很高。 将FEe与ARO有机结合即为BARO(Hybrid ARQ)协议,其中FEe

部分可以克服环境噪声的影响,而ARO负责处理突发错误.因为码字出错
而需要重传的数据块仍然包含一定的有用信息,码字合并技术能够充分利用

这些有用信息,通过合并的方式进行增强,从而减少重传频度,有效改善吞
吐率。HAllO码字合并技术大致可以分为两类,其中分集合并(diversity combining)是基于大数准则译码的符号/比特层次上的合并方案,其主要优

点是译码实现简单,运行快速,但是处理突发错甚至阻塞的能力不够强大。
Chase码合并(Chase∞dc combining)是基于最大似然译码的码字层次上的 合并技术,重传码字合并时需用对应的信道估计加权,提高了合并的效果。

除了码字合并以外,调整编码策略也可以改进H_自哟系统性能,其核心
思想是在不改动系统编译码器结构的前提下实现可变码率。按照具体实现方
法的不同,可以分为Type-I HAllO。Type.II ItARO和Type-Ill I-IARO。
Type-I

tlARO将出错的码字缓存起来与后续码字合并,从而增加正确

译码的概率。由于采用了固定纠错编码码率的策略,码字的纠错能力必然要 设计得足够大,在信道错误率低时,吞吐率较相应的Alto方式为低,一定 程度上浪费了信道资源。
Type-II

HAllO是一种可变纠错码码率的方案,其基本思路是在第一次

发送时采用较高码率的码字,如果出错且无法纠正,则下一次发送具有较低

码率的码字【删,可见该方案的关键在于找到一种调整编码码率的有效方法。
在出错重传时,冗余信息是根据信道状况递增发送,逐步降低接收码字的码
率,因此该方案属于m HARO(Incremental
Redundancy

ItARO)。由于重传

的仅仅是没有纠错保护的冗余信息,如果某一次发送的递增冗余信息出错,

则其后续发送的冗余也将失去意义,因为后续的冗余信息将结合先前发送的
码字译码。

西南交通大学硕士研究生学位论文

第8页
Punctured

Dpe.ⅢHARQ采用了互补穿孔卷积码(Complementary
Convolutional

Codes,a'C),无论是第一次发送还是后续的重传,都是具有同

样纠错能力的码字,而且合并之后接收码字的码率与传输次数成反比,即使

重传码字本身出错,多个CPC码字合并后仍然具有相当高的纠错能力嗍.显
然Type-Ill HARQ兼顾了1ype.I重传数据与Type-II递增冗余的特点,可以 视为对两者方案的折衷。

1.3论文研究内容与组织结构

oFDM删A等,并大大提高了原有多址接入通信系统的性能。mMA是由
CDMA改进而得来,与之有着相似的结构,并继承了其诸多优点,如分集抗 衰落、消除跨蜂窝干扰、动态信道共享等,且自身检测和译码复杂度低,结
合OFDM后有望在此基础上充分利用频谱资源、分集接收技术和迭代检测技 术,提高系统吞吐率和可靠性,获锝系统性能的进一步提升。论文将0H'M

OFDM容易与其它多址接入技术相结合,例如OFDM-TDMA,

与mMA结合起来,建立OFDM.IDMA系统模型,在研究多址接入技术和 多载波技术的基础上,结合ARQ重点研究系统主要性能的提高。论文使用
MATLAB仿真软件对IDMA、OFDM.IDMA和ARQ系统进行仿真,获得不

同的信道条件和参数下的仿真结果,并对结果所体现的性能差异进行比较和
定性分析. 论文由五个部分组成。 第一章是绪论,第一节介绍论文相关的研究背景,第二节从多址接入技 术、正交频分复用技术和自动请求重传协议三个方面介绍了国内外研究现状, 第三节对论文的研究内容和组织结构进行说明。 第二章对交织多址接入技术的基本原理和实现方法进行详细的介绍。第 一节概述几种主流多址接入技术的原理和特点,第二节给出IDMA的系统模


型,依次阐明了其发射机结构和接收机结构,第三节结合接收机结构对码片
级迭代多用户检测算法进行说明,首先介绍迭代软干扰消除算法,然后描述

单元信号估计算法及其实现,接着描述译码器算法和实现。最后一节给出了
不同条件下的仿真结果,比较了主要性能的异同,并简要分析主要参数对于 系统性能的影响。 第三章介绍了基于OFDM的IDMA系统模型和基本原理。第一节简单

西南交通大学硕士研究生学位论文

第9页

介绍0F【'M技术,接着给出了OFDM.IDMA系统模型,从发射机和接收机
两个方面介绍了系统结构。第三节阐明该系统的多用户检测方法,首先对 OFDM符号进行解调,然后利用迭代多用户检测算法提取各个用户的信号。 最后一节给出了一组仿真结果,对结果的差异及成因进行了定性分析. 第四章提出了结合ARQ协议的OFDM.IDMA系统。第一节介绍系统构

成,包括发射嵌收机和ARQ控制部分.第二节对该系统的主要性能进行理
论分析,主要是加入ARQ协议后的系统的平均传输次数和吞吐率性能。第 三节比较仿真结果,并针对系统主要性能进行了分析和讨论。 最后一部分是结论与展望。首先总结论文的研究工作,然后回顾曾经遇

到的问题和解决方案,并结合自身在学习和论文写作过程中的体会,提出了
对下一步工作的展望.

西南交通大学硕士研究生学位论文

第10页

第2章交织多址技术基本原理
移动通信是以高频电磁波作为传输信息的载体,当有多个用户接入网络 时,他们共享同一个无线信道,以提高射频利用率。为了让不同的用户都能 够进行正常的通信而不感觉到其他用户的存在,就要把无线信道按照正交性

的原则进行分割,然后分配给需要的用户,这就是多址接入技术.根据信道
的不同分割方式,多址接入技术可以分为频分多址、时分多址、码分多址、 空分多址等等,在移动通信的发展历程中,都曾经起到过或者正在发挥至关 重要的作用。对于多址接入技术及相关领域的研究,一直以来都是人们关注

的热点。香港城市大学的IJPing等人提出了交织多址接入方式,利用不同的 码片级交织图案来区分用户,避免了正交码资源的限制,同时降低了多用户
检测的复杂度,是一种性能优良的多址接入方式.本章首先概述几种经典的 多址接入技术,然后从发射机和接收机结构两个方面介绍交织多址接入的系

统模型,在此基础上详细描述了码片级迭代多用户检测算法的原理和具体实 现,随后给出了不同条件下系统性能的仿真结果,分析了主要参数对于系统
性能的影响.

2.1多址接入技术
多址接入技术一直都是无线通信的关键技术之一,甚至是移动通信更新 换代的一个重要标志。多址技术所要解决问题的特点是通信网络中的登记用

户数常常远大于同一时刻实际请求服务的用户数。其实就是研究如何将有限 的通信资源在多个用户之间进行有效的切割与分配,在保证多用户之间通信 质量的同时尽可能地降低系统复杂度,并获得较高系统容量的一门技术。其
中对通信资源的切割与分配也就是对多维无线信号空间的划分,在不同的维 度上进行划分就对应着不同的多址技术.信号空间划分的目标是要使得各用 户的无线信号之间在所划分的维度上达到正交,使其能够共享有限的通信资 源而不会相互干扰。实际中不同用户之间的无线信号往往难以达到完全正交, 而只能做到准正交,也就是说在积分区间中的积分趋近于零。 信号空间划分的维度有频域和时域,分别对应频分多址和时分多址。此

西南交通大学硕士研究生学位论文

第11页

外还有信号的各种扩展维度,比如码分多址等。经过多年的研究,一些新的 多址方式相继被提出,诸如空分多址和交织多址等等.以下做简单的介绍。 1)频分多址 频分多址技术是按照载波频率在分割无线信道,即给不同的用户分配不

同频率的载波以共享同一信道.在FDMA系统中,信道总频带被分割成若干
个间隔相等且互不相交的子频带,每个子频带在同一时间只能被分配给一个 用户,相邻自频带之间没有明显的干扰。

以模拟系统1:f屺S为例,其总频带宽度为45MI-Iz,频道间隔为25KHz,
那么在935-960 MHz的下行频带内,每25KHz取一个载波频率,可以得到 1000个互不交叠的载频.传输信号被调制到频带内的不同载频上,这些载频 在频率轴上的排列是互不重叠的。基站可以根据载频的不同来识别移动台的 地址,从而完成多址连接.多个信道在频率轴上严格分开,但是在时间轴和 空间轴上没有被严格分开,因此信号可以在每一个载频信道上连续传输。此

时,“信道”的含义是“频道”。FDMA示意图如图2.1(a)所示。 由于每个FDMA信道每次只能承载一路业务信息,在信道空闲时也无法
被其他用户共享,所以频谱效率低,系统容量较小。信道带宽窄,限制了系

统业务的进一步拓展。
2)时分多址 时分多址技术是按照时隙来划分信道,即给不同的用户分配不同的时间 段以共享同一无线信道。时分多址技术是数据通信和第二代移动通信的基本 技术,目前应用最为广泛。 在TDMA中,时问被分割成周期性的帧,每帧再分割成若干个时隙,帧 和时隙都是互不重叠的.然后根据一定的时隙分配原则,使各个移动台在每 帧内只能在指定的时隙向基站发送信号。在满足定时和同步的条件下,基站 可以分别在各时隙中接收到各移动台的信号而互不混扰。反之亦然。此时, “信道”的含义是“时隙”,如图2-I(b)所示。

以GSM系统为例,每一个载频对应一帧,每一帧分为8个时隙,每一
时隙对应一个信道。因此,一个载频最多可供8个用户共享.而系统总信道 数为每个基站使用的载频数乘以每个载频的时隙数,这样等同于将同一频道 的使用率提高到原来的8倍。GSM系统的频道间隔为200KHz,每帧有8个 时隙,如果给定系统总带宽为1.25M14_z,那么信道总数为

西南交通大学硕士研究生学位论文

第12页

螋8.509(个)
———————。=-o_

~7l’,

, (一/-.-?1) \

200'(107

TDMA各用户仅在所分配的时隙工作,可以共享频带资源,因此频谱利 用率高,系统容量较大;发射和接收均在不同的时隙,无须双工器;还可以
根据用户需求灵活地进行时隙分配。缺陷是由于发射速率较高,为了消除码

间干扰的影响需要采用自适应均衡,此外用于同步控制等的系统开销较大。

(c)
图2-1

FDMA、TDMA、CDMA不意图

3)码分多址 码分多址是按照码型来划分信道的,码型是指对用户传输信号分配各不

相同的编码序列,使众多用户可以共享同一个信道。每个用户被分配一个唯
一的伪随机码序列,即扩频序列,各用户的扩频序列相互正交,或者准正交, 即自相关性很强,互相关性很弱,由此可以区分出不同用户的信号。 与FDMA划分频带和TDMA划分时隙不同,CDMA让每一个频道使用

所能提供的全部频谱,其基本原理是频谱扩展技术,各用户的信号经过扩频 序列调制,频谱被展宽,就可以在信噪比很低的条件下实现可靠通信。根据 扩频方式的不同,码分多址又分为直接扩频(Direct Spreading)和跳频扩频
(Frequency Hopping)两种方式。CDMA系统中,信道是通过扩频码来表征

的,并且是由基站通过信令信道动态分配给用户的,因此扩频码型和信道具 有一一对应关系。如图2-1(c)所示.

从时域和频域观察,多个CDMA信号是互相重叠的,接收机用分配的扩
频序列与接收信号作相关运算,从而抑制噪声和其他用户的信号,提取出期 望用户的信号。


采用CDMA系统的主要目的是为了获得更大的容量,CDMA系统容量 m的计算公式为

西南交通大学硕士研究生学位论文

第13页

m.(1+生翁堡 EI|N


(2.2)

o。d

式中.80为射频带宽,咫为信号速率,d为语音占空比,G为扇形分区系数,

F为信道复用率,毛/虬为归一化信噪比。通过计算分析可知,CDMA系统
容量是FDMA的17倍。 扩频技术的使用使CDMA系统具有抗窄带干扰、抗多径衰落和保密性好 的优点。此外,软容量和软切换也保障了越区通信的连续性.但是CDMA 系统也存在多址干扰和远近效应,本质上是由于扩频码的非完全正交性导致,
需要通过优选扩频码或者引入功率控制加以解决. 4)空分多址


空分多址是一种新发展的多址技术,在由中国提出的第三代移动通信标
准TD.SCDMA中就应用了该技术,此外在卫星通信中也有人提出应用方案. 空分多址的原理如图2-2所示.


图2-2

SDMA示慈图

SDMA实现的核心技术是智能天线的应用,理想情况下它要求天线给每
个用户分配一个点波束,这样根据用户的空间位置就可以区分每个用户的无 线信号,换句话说,处于不同位置的用户可以在同一时间使用同一频率和同 一码型而不会相互干扰。实际上,SDMA通常都不是单独使用的,而是与其 它多址方式如FDMA、TDMA和CDMA等结合使用,也就是说对处于同一 波束内的不同用户再用这些多址方式加以区分。

应用sDMA的优势是显著的:它可以提高天线增益,使功率控制更加合 理有效,显著提升系统容量,同时削弱来自外界的干扰,降低对其它电子系
统的干扰。sDMA的难点是智能天线技术,由于移动无线信道的复杂性,使

西南交通大学硕士研究生学位论文

第14页

得多用户信号的动态捕获、识别与跟踪,以及信道的辨别等算法极为复杂,
从而对数字信号处理提出了极高的要求,对于当前的技术水平还是个严竣的 挑战。

2.2

IDMA系统模型
沿着信号空间划分的思想,香港城市大学的Li ring等人提出了一种新的

多址接入方式——皇乏织多址。这种多址技术在传统CDMA的基础上改进而

来,使用交织序列作为难一的区分用户的依据,取代了扩频序列.作为一种 特殊形式的CDMA,这种新方案继承了cDMA的诸多优点,比如动态信道
共享,跨蜂窝干扰消除,异步传输,小区规划简单,抗衰落性能好等.此外,

一种与交织多址对应的新的多用户检测算法被提出,即使在多径衰落环境和 用户数较多时,也能获得优异的性能,而且计算复杂度很低.

2.2.1发射机结构
IDMA发射机结构如图2-3所示。假设有X个l临时用户,且各用户的编 码器都同为c.值得一提的是,编码器整合了前向纠错编码和直接序列扩频 两个功能,先进行纠错编码,然后进行扩频。

图2-3

IDMA发射机结构

第七个用户的数据序列血首先进行低速率编码,成为已编码的码字

o,--(cgj),,=五一坍,其中.,为帧长度。然后进入一个码片级交织器A。生成 交织后的码片序列A=缸面l,=五一扔。这里我们按照CDMA中的惯例称ct
和溉中的元素为码片。方便起见,我们假设调制方式为BPSK,准静态单径 衰落信道,那么到达接收端天线的信号为

西南交通大学硕士研究生学位论文

第15页

rU)一罗钆砟(,)+n(jL l爿

,-L2,...,

(2-3)

式中也是第k个用户的信道系数,代表了功率控制和路径损耗的效应,伽(J)} 为加性白高斯噪声(AWGN)抽样,方差为口2-N。/2。假设{k)作为先验
信息对于接收端来说是已知的。 IDMA的核心原理在于,不同用户的交织器是唯一的且各不相同的。我 们假设所有交织器的生成是独立且随机的,经过交织的已编码序列中,相邻

码片几乎是不相关的。这一点对于后面将要讨论的码片级迭代多用户检测算
法至关重要.

2.2.2接收机结构
图2_4为IDMA系统接收机结构.接收机的工作是基于两个约束;多址 接入信道约束和编码约束C.因而接收机由一个单元信号估计器(Elementary
Signal

Estimator,ESE)和K个后验概率(A

Posterior Probability,AI

P)译码

器(DEcs)组成,每个DEC对应一个用户.两个约束分别由ESE和DEC¥ 单独考虑,一个turbo型的迭代过程利用交织器和解交织器将两者级联在一 起,并产生最终的结果,这样的方式大大降低了计算复杂度.迭代次数是一 个有限的值,最后一次迭代过程结束后,由DECs对信息比特埘。,Vk}作硬

判决,输出判决结果{五,Vk}.

ESE

图2-4

IDMA接收机结构

对于某个特定的用户k,式(2-3)可以改写成如下形式

,(,)一以xk(J)+;。(,),

,-L2,...,(2-4)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第1 6页

式中鼓(J)是失真,即干扰与加性噪声之和。ESE的任务是估计xt(j),其操 作步骤如表2-1所示.失真部分玉(,)实际上是除了用户k以外其他K-1个用
户的接收信号之和加上噪声,假设这些信号是独立且随机的,那么根据中心

?极限定理,当K很大时,氕(J)可以近似为一个高斯随机变量。如果邑(D的

均值和方差是已知的,令E(.)表示数学期望,那么由式(2-3)可知£(r(脚就 是所有K个用户接收信号的期望£(^。屯(脚之和。由式(2-4)可知步骤2中 的£(色(,))就是£(r(,))与E限屯(,))之差.方差可以用类似的方法获得。一
旦氕(J)的均值和方差已知,那么按照先前氕(,)为高斯随机变量的假设,步
骤3中对xk(j)的估计将十分简单.
表2-1 ESE操作步骤

步骤1 步骤2 步骤3

根据式(2-3)估计r(j1的均值和方差 根据式(2-4)估计氕(,)的均值和方差 根据式(2-4),基于r(j)估计以(J)

在一次估计结束后,ESE的输出仍携带很多噪声,因为对于每个码片只 估计了一次.为了提高估计性能,我们应用了一种迭代技术。全局过程开始 于ESE,第一次迭代之前由于没有先验信息,根据调制方式为BPSK的假设, 所有用户每个码片的均值和方差分别被设定为O和1,即+l和.1出现的概率 相等.ESE按照上述的方法进行粗略的估计,把结果经过解交织后送入DECs。 DEC.s根据编码约束C计算每个码片是+1还是.1的后验概率,然后更新其均 值和方差,送入对应的交织器,最后反馈给ESE用于下一次迭代.

上述的迭代过程非常依赖DECs的后验概率计算。当用户数置很大时,
即使是简单的循环码所带来的处理增益,也能有效降低多址干扰的影响【50l。 如果使用适当的纠错编码,获得的编码增益有利于提高系统容量.另外,功 率控制也能够提高系统容量。在多用户检测中,一个用户的信号对于自身来

说是有用信息,对于其他用户却是干扰。将所有用户按照发射功率大小划分 为若干组群,强信号先被正确检测出来的概率要高,其对于弱信号的干扰也
就能够被除去,因而有利于弱信号的正确检测。依此类推,检测出各个用户 的信号。特别在用户数很多时,功率控制能够有效地提高系统的整体性能。 因为不需要矩阵运算,ESE操作的计算复杂度很低,每次迭代过程中,

每用户每码片只需要若干次加法和乘法运算,而且独立于用户数缸另外,
当K减小时,对干扰部分的高斯近似精确度有所下降,但同时多址干扰也减

西南交通大学硕士研究生学位论文 少了,从而在整体上得到了均衡。

第1 7页

2.3码片级迭代多用户检测
与多址接入技术相对应的是多用户检测技术,即如何从接收到的信号中

提取出期望用户的信号。本节着重描述IDMA系统的多用户检测算法。首先 介绍基本思想,然后围绕单元信号估计器说明其具体实现,最后做一个小结.

2.3.1迭代软干扰消除算法

结合图2.4,口。U),vk,n的先验对数似然比(LLRs)可以表示为

‰珈b《鬻耥),啪?
用的先验信息,k(&O))是在DECs中使用的先验信息。

Q-s,

先验LLRs的含义因下标的不同而略有差别,其中kQ。(脚是在ESE中使

ESE用{,(J)}和心(k(J”)作为输入,只考虑多址接入信道约束。给定
h-{^。,V七’,根据贝叶斯定理,与{h(nV七,D对应的后验LLRs可定义为

+k以(助(2-6)

式中‰(k(,))是关于黾(,)的外部U且,由信道观测和除黾(J)以外的所有
其它用户码片的先验信息得来.具体实现将在下一节详细介绍。

同理,给定厶。(h(,))-{k(‰(,))'Ⅵ)作为用户k的译码器的输入,
那么基于编码约束C可以生成关于红。(J),搬,,}的后验LLRs,表示为


P电(,)-+4c,(k)t)1
,—,、

P如<7)1.4c,(£麟九)J

—m

Pr(xt(j)一+』c,‰)小k瓴(,)))
P啦t(,)l一Ⅻc,∞一)t、k瓴(J)))

(2.7)

+iⅨG。(埘

西南交通大学硕士研究生学位论文

第18页

令旺去k中的kk(,))一0即可得到式中的(三麓)I、k瓴(,)),
忙。。(k(脚)为外部LLRs,也即用户k的译码器的输出信息.
在这个turbo型的迭代过程中,ESE生成的外信息经过解交织后成为先 验信息被DEC使用,反之,DEC产生的外信息经过交织后被DEC作为先验

信息使用,即忙瞄(h(J))}辛{k(瓢(J)))和确。(h(,m号{k(h(功'?
这个更新过程在ESE和DEC的接口处反复出现。我们从ESE开始迭代,那

么所有的{k(h(,m被初始化为0,表示没有任何先验信息。
各个DEC中的后验概率译码是标准功能,故此处不再详细讨论.下面我

们重点说明ESE的具体实现.

2.3.2单元信号估计器
由于ESE只考虑多址接入信道约束,所以在此我们不考虑编码约束C,

从而维持低复杂度。ESE对‘h(nJ-1,…,J,七-1,…,目做粗略的估计,在
BPSK调制下,考虑用户k的第,个码片为毛(J)∈{+1’一1).将xk(J)看作一个

随机变量,用eDEC(h(J))去近似更新关于以(,)的先验对数似然比k(h(J)),
然后计算黾(J)的均值和方差。其中矗(,)的均值可表示为

E瓴(脚-

^‘』#事‘-q

X坼(J)P瓴(,))

(2-8)

-PIOt(,)一+1)一PrO。(,)-一1)
根据式(2.5)。有

k㈨))一vlⅥ矧xI(D.j)-+一动1)

一哦㈨舻鬻一嵩觜%眩,,
一№∽-+9一舞兰器
同理可知

Pr(x,(j)--驴丽甄而丽(2-10)
cxptl~‘工-‘¨”+1

将式(2.9)和(2.10)带入(2-8),列51l

盹c舻盏鬟器一蔬丽1
exp(1脚瓴(,)))一1
cxp(t暖(&(,)))+1 2cosh(/ateCh(,))/2)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第19页

.坚丛垒E亟!趔!型:坚丛=垒E亟!业!型

甑“k(xk(,))/2)+exp(-k瓴(J))/2) 2sinll(k‰(J))/2)

(2.11)

-tanh(,雎Gt(J)),2)
从而可得到屯(D的方差

Var(xt(助-1-但(k(J)))2
对于用户k,根据式(2-4),可以将厶(,)表示为

(2.12)

氕(,)-∑^。JF(J)+^(J) 筒
t‘“

(2-13)

对免(,)做高斯近似:假设{k(nVk’为独立同分布的随机变量,那么根 据中心极限定理,缸(,)可以近似为一个高斯随机变量,其均值和方差为

E(;t(,))。荟ht,E(k,(,”

‘2‘14’

同理,对式(2-4)中的r(J)做高斯近似,由于r(j)n-删(2-3)
的形式,所以有

汔r(乱(伤一耋k-12砌r瓴酊))+口2

(275)

£(r(助‘荟以E瓴(,))(2-16)

斯(r(伪-荟K蚶砌,啪))+盯2(2-17)
既然r(j)为高斯随机变量,且均值和方差已知,那么根据其概率密度函数,

可以根据式(2-6)计算P。(k(J))

西南交通大学硕士研究生学位论文

第20页

缸(h(,))-log(p(,(,)}k(J)一+1'.j1))
-log(p(r(j)kk(J)-一1,|jI))

-log

(2-18)
—109

.劾。.业二墼婴 №r幅tU”

.施.型兰唑颦蚴
Var(r(j))一IJIt r坛r(%(J))

{c脚瓴(j)))即为ESE的输出,经由解交织器,便完成了{锰瓴(,m 辛{k(k(,)),的更新,由DEC做下一步处理。
2.3.3算法小结
为了更清晰地说明码片级迭代检测算法的过程,我们在此做一个小结。

1)初始化:设定<麓G。(脚-o,w,J)。
2)ESE操作:



E(x。(脚一l姐h(t(k(辩,2)
翰,瓴(功等1一(E纯(,)))2

搬,,
Vk,,

(2-19a) (2.19b)

E(,(,))t=罗|jIIE(‰(,))vj 筒

(2.20a)

e珊㈨"酬t‘等渊黼蛳僖2。
3)DEC操作:

阮r(r(脚一荟If阪12砌,化(砌+盯2



(2?20b)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第21页

执行APP译码,生成概脚(k(,))),更新扣。。(h(J)))一{k(h(,))}t
然后返回(二19a)开始下一次迭代. 以上就是一次完整的迭代检测过程。其中检测,译码过程可以采用并行结

构,所有用户同时执行式(2—19)一(2-21)和APF译码.也可以采用串行 结构,各用户依次进行式(2.19)一(2-21)和AFP译码操作.所不同的是,
在串行结构中,式(2.20)的均值和方差是逐步更新的。直到所有用户的APP 译码结束。 在一次迭代过程中,除APF译码外,式(2.19)一(2.21)所需要的归 一化计算开销很低,每用户每码片只需要6次加法和6次乘法以及1次taIIhO) 函数运算,而且独立于用户数置.另外,传输信号不局限于实数,也可以是

复数,例如QPSK调制。这时信道系数仉}也应该为复数,式(2-19)一(2.21)
的操作也因此而分为实部和虚部分别进行,但主要原理不变。信道系数{k}也

可以是时变的,在这种情况下只需要将帆)替换成带有时间下标的系数即可,
例如{k(,))。

2.4仿真结果与分析
2.4.1参数设置
假设信道模型分别为加性白高斯噪声信道和瑞利(Raylcigh)单径平坦 衰落信道【53l。其中AWGN信道的嗓声方差为口2-^ro/2,Ⅳ。为嗓声功率谱

密度。Rayleigh信道最大多普勒频移为200Hz,假设完备的信道估计。 IDMA系统用户数为1,4,16,32和64个,迭代次数分别为l,2,5,
10次,每个分组的比特数为256,扩频序列长度分别为8,16,32和64,则

每个分组中的码片数等于比特数与扩频长度的乘积。调制方式为QPSK,调
制阶数为2,每用户的比特速率为256kbps,所以符号速率为256/2=128baud。 接收端进行迭代检测后。作硬判决,输出信息比特。

2.4.2仿真结果分析
(1)用户数对系统性能的影响

西南交通大学硕士研究生学位论文

第22页

图2-5是AWGN信道下用户数分别为1,4,16,32和64个时系统误比

特率性能,扩频长度为64,迭代10次。可以看出,各条曲线比较接近。当 用户数较少时,如1和4,系统误比特率几乎相等。随着用户数的增加,在
低信噪比下误比特率略有升高。若信噪比继续增大则误比特率迅速下降,接 近单用户情况。图2-6是Rayleigh信道下不同用户数对误比特率的影响,从

图2-5不同用户数的系统误比特率(AWGN)

墅鬟i
10{

茎《三
;;£;蔓
:.1=一 ¨_= 一 ■rl

104

1—

1d.

=.1一 !=、一!:l一 ¨l=一 ¨I=一 :.1=一!:.1一!.=一¨lI=一 :.1=一-.=一k! 一;.1|l一_= Jl一一一!:=一+= 一 .|:JI一 !¨1.一:.r{一 ¨ =Il一¨ l !¨l-.一!¨l 一 :=rE一¨ ‘l:一= 一-:!=二=:=二l二:二二二

:一=j¨l ■}:一.;=i 一

:.1=一}; ¨",l=一;

=:上=二二二:二L===
10

E叫№㈣

'5

图2-6不同用户数的系统误比特率(Rayleigh)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第23页

图中也可以看到类似的情况.说明IDMA能够有效对抗多址干扰,即使用户

数较多时,在以上两种信道条件下也都能获得良好的性能。
(2)迭代次数对系统性能的影响

图2-7和2-8分别是AWGN信道和Rayleigh信道环境中不同迭代次数下
的误比特率曲线,扩频长度均为16。可以看出,单用户情况下迭代1次即可

图2-7用户数为1、24,不同迭代次数的误比特率(AWGN)

图2-8用户数为1、24,不同迭代次数的误比特率(Rayleigh)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第24页

获得很好的性能,多次迭代对降低误比特率的贡献很小.多用户情况下,随
着迭代次数的增多,误比特率性能越来越好。原因在于单用户时只有噪声和

衰落,检测相对容易。多用户时还有来自其他用户的多址干扰,因此需要通 过数次迭代,逐渐降低不同用户信号之间的互相关性。最大限度的消除多址
干扰。

(3)扩频长度对系统性能的影响
图2-9和2.10是AWGN信道和Sayleigh信道环境中不同扩频长度对误

比特率的影响,迭代次数均为10次.可以看出,改变扩频长度对单用户的误 比特率影响极小,尤其是AWGN信道,曲线几乎重合.而多用户的情况则
不同,误比特率随着扩频长度的增加而减小.这是因为多用户条件下存在多

址干扰,而增加扩频长度能够提高扩频增益和分集阶数,显著提高接收端译
码器后验概率计算的精确度,从而尽可能消除多址干扰。 观察图2-9和2.10中64USER 32SP曲线,我们发现Raylcigh信道下的

性能优于AWGN信道。这是因为Saylcigh信道具有乘性效应,使得不同用
户的信号经过各自路径到达接收端经历不同程度的衰落.再结合先前信道估 计完备的假设,衰落系数对于接收端是已知的。所以衰落小的信号首先被检 测出来,并用于检澳0衰落较大的信号,获得了比AWGN信道更好的误比特 率性能。

图2-9用户数为1、“,不同扩频长度的误比特率(AWGN)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第25页

图2-10用户数为1,64,不同扩频长度的误比特率(Rayleigh)

(4)功率控制对系统性能的影响

图2-11和2-12是AWGN信道和Rayleigh信道环境中功率控制对误比特
率的影响,其中用户数为64,扩频长度为16,迭代10次.可以看出,当系

统用户数很大时,如果没有功率控制,误比特率始终大于o.2;而非均匀功率
控制方案的误比特率随信噪比增加而降低的趋势十分明显,当信噪比大于

图2-11用户数为64,有/无功率控制的误比特率(AWGN)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第26页

=二二==二差==二量二二差二:j:豁}

::慕,{二一一?!}:?一一一
了误比特率.

兰兰墨三曼t曼≥兰三 ….一一j一一一一一一:一一一一.一一一一一.:一一一、。一:一一一一一.
图2-12用户数为64,有,无功率控制的误比特率(Rayleigh)

3dB时,性能大大优于前者。这是因为强信号首先被检测出来,然后被当作

噪声从接收信号中减去,提高了正确检测弱信号的概率,因而从整体上降低

2.5本章小结
本章概述了几种多址接入技术,随后介绍了IDMA的系统模型,特别是
接收机部分,重点描述了码片级迭代多用户检测算法的原理和具体实现。最 后在不同条件下对系统误比特率性能进行了仿真。结果表明用户数较少时性 能接近单用户极限,用户较多时则取决于扩频长度、迭代次数等因素.增加 扩频长度能够提高扩频增益和分集阶数,增加迭代次数可以进一步降低不同

用户信号的互相关性,提高译码精确度,从而降低误比特率。非均匀功率控
制调整所有用户信号的发射功率,划分为若干强弱不同的等级,先检测强信

号再检测弱信号,可以有效降低误比特率,在一定程度上提高系统性能。

西南交通大学硕士研究生学位论文

第27页

第3章OFDM-IDMA系统
OFDM源于多载波调制,既是调制技术也是复用技术,因其能够以简单
有效的方式对抗多径传播所造成的符号间干扰和窄带干扰,提高系统容量,

吸引了众多关注的目光。OFDM被认为是第四代移动通信的核心技术之一,
是能够适应以多媒体业务为中心的无线宽带、高速数据传输需求的理想的调 制技术。OFDM与多址接入技术的融合往往可以起到优势互补的作用,是未

来移动通信技术应用的方向,现有的方案包括MC—∞MA、MGDS.CDMA
和MT-CDMA等。本文在OFDM基本原理和上一章的基础上,将两者相结 合,构成一种新的多用户通信系统模型.本章首先介绍OFDM.IDMA系统模,
型,包括发射机和接收机结构。以及相应的多用户检测方法,随后给出系统 性能的计算机仿真结果,并对于结果的成因作定性的分析。

3.10FDM简介
3.1.1基本原理
OFDM技术的基本原理是把单载波上的高速串行数据流,分成多路低速 的数据流,调制到多个正交子载波上进行传输。OFDM系统原理图如图3.1 所示。

图3-1

OFDM系统原理图

设原始基带数据信号p。,d,,d:,..彳,。l,d。一a(n)+扣O).带宽为B,

西南交通大学硕士研究生学位论文

第28页

码元速率为R,码元周期为L串并变换将原始信号分割为Ⅳ路子信号,分

割后的码元速率为R/N,周期为NT。设{^}为一组正交载波,各个载波之问 的关系为:^?fo+七Ⅳ,七-0,1,2’…,Ⅳ一1。其中,Ⅳ为载波的数目,而为 发送时使用的最低频率(单位Hz),Ⅳ一I/NT为相邻两个载波之间的频率
间隔。

在发送端合成的OFDM传输信号为

o(t)-ge{ydj exp(j2万/t)},0‘f量Ⅳ7
其复等效基带信号为

(3?1)

x(f)?罗dl cxp[j2.Ⅲ(i/NT)t】,0‘f‘Ⅳr
接收端解调,经过串并变换后的数据为

(3-2)

丸。吉善‘荟以唰7兢淞“一7况撇


I’’。。

N-! 4-L

R/'

(”)

。而禽d一善州j24.f)饮“一J娥f弦
由式(3.3)可以看出,只要各个子载波之间满足式(3-4)的正交性条 件,就可以确保在接收端正确解调。

P“脚) 一雠渺‘“:.: 扣脚)xcxp(讽灿臀:::

o c3-4)

如图3.2所示,从频域上看,每个OFDM符号在其周期Ⅳr内包括多个

子载波,其频谱可以看作是周期为^口的矩形脉冲的频谱与一组位于各个子

载波频率上的d函数的卷积。矩形脉冲的频谱幅值为曲叫艄函数,其零点
出现在频率为1册整数倍的位置上.每个调制载波频谱的最大值处,所有其
它载波的频谱值正好为零。由于在对0FDM符号进行解调的过程中,需要计 算每一子载波频率的最大值处所对应的信号值,因此可以从多个相互重叠的 子信道符号频谱中提取每个子信道符号,而不会受到其它子信道的干扰。

从图3.2可以看出,oFDM符号的频谱实际上可以满足无符号问干扰的
奈奎斯特准则,但传统的奈奎斯特准则是在时域上保证前后发送符号之间无 干扰,而此处指的是频域上各个子信道之间不存在干扰。这种消除子信道问

西南交通大学硕士研究生学位论文

第29页

干扰(ICD的方法是通过在时域中使用矩形脉冲成型,在频域中每个子载波
的最大值处取样来实现。

图3-2

OFDM各个子载波频谱

3.1.2

OFDM系统的DF'I?实现方法

如图3.3所示为采用DFT的OFDM系统框图。对OFDM符号的复等效
基带信号可以使用离散傅立叶逆变换ODFT)来实现.对复等效基带信号

础以速率r进行采样,即令t:kT(k=O,l,2,...,N-1),可以得到
N-1

而一工(船)?∑或exp[j2,-r(/kIN)] 铷
溉进行DFT运算得到破
Ⅳ—l

(0‘七‘Ⅳ一1)(3-5)

从式(3.5>可以看出溉等效为对西进行IDFT运算。在接收端可以对

dj一∑以exp[一,知(磕/Ⅳ)1

(o‘f‘Ⅳ一1)

(3?6)

图3-3

OFDM系统框图

西南交通大学硕士研究生学位论文

第30页

OFDM的一个主要优点就是它可以对抗多径时延扩展,OFDM将高速串
行数据流,分成Ⅳ路低速的数据流,并行传输。这样OFDM符号周期就是 原始数据符号周期的Ⅳ倍,因此时延扩展与符号周期的比值也降低到原来的

l/Ⅳ。为了最大限度的消除符号问扰,在每个OFDM符号之间插入保护间隔
(guard

interval,GI),而且保护间隔的长度矗一般要大于信道的最大时延扩

展,并选取保护间隔的长度为整个符号周期长度的20%。 为了保持子载波之间的正交性,消除由于所造成的ICI,OFDM符号需 要在其保护间隔内填入循环前缀信号.即将每个OFDM符号的后五时间中 的样点复制到OFDM符号的前面,形成前缀。 加入保护间隔后会带来功率和信息速率的损失,其功率损失可以定义为
,r


%“-10logloI等+1 I(3-7)
~1 , 从式(3.7)可以得出,当保护间隔占OFDM符号的20%时,功率损失

不到ldB,但是信息速率损失却达到20%。但是插入保护间隔可以消除多径
所造成的ICI的影响,因此这个代价是值得的。

3.2

OFDM.mMA系统模型

3.2.1发射机结构

图3-4

OFDM-IDMA发射机框图

图3-4即为OFDM.IDMA系统发射机框图,其中编码和交织部分与前述 IDMA发射机构造相同。假设系统中有x个临时用户,各用户的信息数据先 进行编码,生成的码字进入对应的码片级交织器,产生交织后的码片序列。 之后是OFDM调制部分,交织后的序列首先进行串/并变换,成为低速数据

西南交通大学硕士研究生学位论文

第31页

流,且并行数与之后的IFFF子载波数目相等。然后是数字调制,例如BPSK 或QPSK等,接着进行IFFT变换,将数据流中的各列元素调制到不同的子 载波上,并相加在一起。为了对抗多径信道造成的ISl,在多载波调制后插入 循环前缀,将每一个OFDM符号末尾的一段数据复制到开头,成为一个新的

符号.最后各个用户的信号一起进入信道传输。

3.2.2接收机结构
图3.5即为OFDM.IDMA系统接收机框图,其中单元信号估计、交织, 解交织和译码部分与IDMA系统接收机构造相同,其它为OFDM解调部分. OFDM解调部分是与发射机对应的逆过程,对接收到的信号首先去除循环前 缀,然后做串/并变换。接着进行FFT变换,利用子载波之间的正交性分离各

个子载波上的信号,之后将并行的数据流恢复为串行的码片序列。该序列包 含了所有用户的信息,继而被送入单元信号估计器。后续的操作与前述IDMA 系统码片级迭代多用户检测过程相同,此处不再赘述。

卜日=1: 卜目罢:

单元信 号估计

图3-5

OFDM-IDMA接收机框图

3.3多用户检测
由图3-4可知,各用户发射端的数据先经过编码和交织,然后进行OFDM 调制,与其他用户调制后的信号一起到达接收端。因此OFDM.IDMA系统的 多用户检测算法是首先对接收信号进行OFDM解调,解调后得到的数据包含 了所有用户的信息,然后送入检测器进行多用户检测,并最终分离出各个用 户的信息。因为OFDM.IDMA系统多用户检测部分与IDMA系统相同,所 以我们着重讲述OFDM调制和解调。设第k个用户的数据经过编码和交织后

西南交通大学硕士研究生学位论文

第32页

生成码片序列吐(f),七一1,2'3…,K,i—O,2,3…,Ⅳ一1.则经过羽盯变换后的
复等效基带信号可以表示为

工j(f)?∑d^(i)exp[j2Jr(i/NT)t]0,ct墨Ⅳr 硒
因而置个用户的信号之和为

(3-8)

Jo)。荟Xl(f)。荟荟dk0)exp[j2.,r(m矿r)tl
甩(f)为加性白高斯噪声,那么到达接收端的信号为

o‘f‘NT‘3-9’

设以是第七个用户的信道系数,代表了功率控制和路径损耗的联合效应,

,o)。荟以荟以a)甑p[j27r(i/NT)t]+露(f)嘶主胛‘3加’
接下来进行FFT变换,解调叠加在一起的OFI)M符号。根据定义,有

‘i∞)。击善{荟‰荟畋Q)exp[j及a,肌’列+强o)'cxp卜,及细,腿≯社


’Ⅳ-1



‘而1白A
1胛

ht苫畋(f)P[j乃rq/们’Mcxp[一,缸(胁/Ⅳ砂弦
(3-11)

+亩po)。xp[一j24r(m/NT)t]dt

式中第一项为解调后的符号,包括了所有用户的信号之和,第二项为经过FFT 后仍然存在的噪声.由式(3-4)可知,当m=i时,可以解调出第i个码片,

否则积分值为零。解调后的序列j伽)包含了所有用户的信息和噪声,接下来
按照前文所述根据多址接入信道约束和编码约束进行迭代多用户检测。

3.4仿真结果与分析
3.4.1参数设置
AWGN与Rayleigh单径平坦衰落信道模型部分的参数设置与第2章相 同,此处不再重复。频率选择性衰落信道考虑1条直达路径和3条延迟路径 情况,延迟路径相对于直达路径的时延分别为【2,3,4t个码片周期,功率衰

西南交通大学硕士研究生学位论文

第33页

减为【-10dB,?20riB,-25dB],各路径的发射信号初始相位相同,最大多普勒 频移为200Hz. OFDM调制和解调采用128个子载波,即FFT/IFFF长度也是128,保护

问隔长度为32.调制方式为OPSK,调制阶数为2,每用户的比特速率为
256kbps。IDMA部分的参数设置与第2章相同。

3.4.2仿真结果分析
(1)用户数对系统性能的影响 图3-6是AWGN信道下用户数分别为l、16和64个时系统误比特率性 能,扩频长度为16,迭代10次。可以看出,当用户数较少时,误比特率曲

线随信噪比下降的速度很快,接近单用户限。用户数较多时,下降的趋势减 慢,甚至没有变化。原因在于用户较少时,加性噪声是主要的干扰源,因此
随着信噪比的增大其效应逐渐降低,信息比特正确接收的概率也随之提高。

用户很多时,多址干扰是主要的干扰源,即使信噪比增大,也不会随之减小, 而是始终存在,所以导致误比特率居高不下.图3-7是Raylcigh信道下的情 况,与图3_6所体现的趋势相似,原因同上.

图3—6不同用户数的系统误比特率(AWGN)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第34页

图3-6不同用户数的系统误比特翠(Raylcigh)

对比图3-5和3-6中“用户有,无功率控制的误比特率曲线,可以看出, 加入非均匀功率控制所取德的性能均优于相同信道条件下没有功率控制的性 能。这说明先检测强信号再检测弱信号的方案能够有效地增大信息比特正确 接收的概率,不但适用予mMA系统,而且适用于OFDM-IDMA系统。
(2)频率选择性衰落信道下的比较

图3-7是频率选择性衰落信道下,OFDM.IDMA系统与IDMA系统在单

圈3-7频率选择性衰落信道下两系统误比特率比较

西南交通大学硕士研究生学位论文

第35页

用户条件下误比特率性能的比较。可以看出,当信噪比很大时,两系统的误
比特率才达到低于0.01的水平,说明信道条件十分恶劣。而OFDM.IDMA

系统的误比特率始终要低于IDMA系统,而且随着信噪比的增大,优势愈加 明显.原因在于加入OFDM后,高速串行的数据流转化为低速并行,大大降
低了符号速率,再加上保护间隔的作用,增强了抵抗ISI的能力。从频域上

看,OFDM是多载波调制,把数据调制到多个频率不同的子载波上,而每个
子载波所占据的频带很窄,频谱特性近似平坦.因此在频率选择性衰落信道 中,往往只有一部分子载波的衰落严重,而其它子载波受到的影响较小,携 带的信息能够正确传输,所以获得了较好的误比特率性能.

3.5本章小结
本章首先简单介绍了OFDM的基本原理和实现方法,然后将其与IDMA 结合,从发射机和接收机结构两方面描述了OFDM.IDMA系统模型,说明了 相对的多用户检测方法,最后对系统性能进行仿真。结果表明薪的系统在单
用户情况下获得了优良的误比特率性能,多用户结合非均匀功率控制也能够

降低误比特率,从而证明功率控制方案同样适用于OFDM.mMA系统。由于
引入了OFDM,在时域上延长了符号周期,频域上将子载波频谱窄化,使得 新系统抗频率选择性衰落的能力要优于原有的IDMA系统.

西南交通大学硕士研究生学位论文

第36页

第4章结合ARQ的OFDM-IDMA系统
链路层的自动请求重传协议能够调度发送端重传分组数据,从而有效地 提高传输可靠性和系统吞吐率,因此被广泛应用于基于分组交换的移动通信
系统中.本章研究结合ARQ的OFDM-IDMA系统,首先给出系统模型,逐 一说明发射机、接收机和ARQ控制部分的功能,然后从理论角度分析几种

ARQ分集合并方案的吞吐率性能,并推导出ARQ.OFDM-IDMA系统的吞吐 率表达式.最后仿真不同条件下的系统性能,并对仿真结果所体现的性能差
异进行分析和讨论。

4.1系统模型

图4-1

ARQ-OFDM.IDMA系统框图

ARQ.OFDM.IDMA系统结构如图4_1所示,整个系统分为发射机、接收

西南交通大学硕士研究生学位论文

第37页

机和重传控制三个主要部分.因为加入了ARO控制,所以在发送端开头部
分增加了循环冗余校验编码,在进入信道之前增加了缓存器,以备上一次传 输出错时重新发送,避免了之前重复的处理。接收端在译码器内增加了缓存

器,用于重传合并,充分利用历次传输中的有用信息,提高正确判决的概率.
最后增加了与发送端相应的CRC译码校验,并将校验结果经过反馈信道送交

ARQ控制模块。ARQ控制根据校验结果决定发送新的数据块,或者是重传
原来的数据块。

4.1.1发射机结构
如图4-l上方部分所示,各用户的信息比特首先进入CRC编码器,进行 检错编码,这一步是为了检查接收端纠错译码完成后是否还存在错误比特。 CRC编码完成后,将在原来信息比特分组后附加一段校验比特,构成新的分
组.然后进入编码器,根据编码约束完成前向纠错编码操作.接着进行扩频, 形成码片序列输出。码片序列经过指定的交织器,原先的前后顺序被打乱,

构成新的序列.由于交织器的生成是随机的,因此新序列中前后码片之间的 相关性与两次编码后相比大大减弱,有利于降低突发错误造成的影响。而且 各用户的交织器相互独立,因此不同用户序列之间的互相关性也很低。新序
列再进行OFDM调制,由高速串行变为低速并行,符号周期得到数倍的扩展, 并插入循环前缀,有利于对抗多径造成的码间干扰。以上处理完成后,进入 多址接入信道传输,同时留一份副本在缓存器中,当需要重传时再次发送。

4.1.2接收机结构
图4-1靠下方部分所示为系统接收机结构。到达接收端天线的信号为噪 声与所有用户信号之和,首先进入OFDM解调器,去除循环前缀,利用子载

波之间的正交性,将各个子载波上并行传输的数据经过FFT变换还原为串行
的数据流。输出的数据流仍然包含所有用户的信息,需要进行多用户检测才

能提取出期望用户的信号。单元信号估计器和译码器通过多次迭代,利用各 用户码片序列之间较低的互相关性,不断降低噪声和其他用户码片序列的干
扰,使得期望用户的信号逐渐凸现出来。经过多次循环往复,译码器在相邻 两次迭代中的输出之间的相关性越来越强,并在最后一次迭代结束后做硬判

西南交通大学硕士研究生学位论文

第38页

决,产生期望用户的数据分组。用于判决的软信息被送入接收缓存器,以备
重传合并使用。最后对分组进行CRC校验,着校验结果表明所有信息比特全 部正确译码,就把分组送交用户,同时清空接收端缓存,通知ARQ控制发 送新的数据;反之,如果校验结果表示仍然有误码,则通知ARO重传该分 组,并保留缓存器中的副本,等待重传合并。

4.1.3ARQ控制
图4.1中间部分所示为系统ARQ控制逻辑部分结构,主要由反馈信道和 ARO控制模块组成。反馈信道连接各用户的CRC校验和ARQ控制模块,接

收各用户的校验信息并发送给ARQ控制。校验信息有两种:当校验没有发
现错误比特时,发送ACK,ARQ控制收到后指示发送端可以发送新的数据

块,同时清空发送端缓存器;反之,如果收到NACK,则表明CRC校验发
现错误比特,ARO控制将指示发送端从缓存器中重新发送原数据块.

重传可以一直进行下去,直到接收端CRC校验正确译码为止.但实际应
用中,在信道环境极其恶劣的情况下,由于受到严重衰落和噪声等影响,、接

收端始终无法正确译码,从而无休止地重传同一个数据块,造成系统吞吐率
极大地降低.为了避免发生这种情况,通常同一个数据块的传输次数有一个

最大值,如果达到或者超过了这个上限,ARO控制将不再重传该数据块,转
而发送新的数据。接收端也将丢弃该段数据,清空缓存,准备接收新的数据。

4.2性能分析 4.2.1几种分集合并方案的吞吐率分析
在无线信道中,由于衰落和噪声的存在,以及多用户之间的干扰,通常 导致通信系统的误码率偏高,进而降低数据吞吐率。因此多种分集合并方案

被提出,并用于对抗信道中的干扰和噪声。混合ARO方案利用时域分集的
方式,有效地提高了接收端的信噪比,相应的带来了误比特率的降低和吞吐 率的提升。在诸多分集合并方案中,最大比合并结合最大似然译码的方法提 高信噪比的效果最佳。然而,在多址接入信道中,由于存在多用户之间的干

西南交通大学硕士研究生学位论文

第39页

扰,最大比合并的效果受到影响,因此需要考虑其它的合并技术冈.
除了最大比合并外,其它的分集合并方案还包括编码合并(Code
Combine)、Chase合并(Chase Combine)和度量合并(Me灯ic 等,因此我们首先对以上几种方案的吞吐率进行简单的分析. 标准ARQ系统的吞吐率定义为
Ratio Combine)

…(忐)(半)
均传输次数越低,Ago系统吞吐率就越高。

p掰I磊i八1■J

件。 悼"

式中m是调制阶数,七是每个分组中包含的信息比特数,弹是经过编码后每 个分组包含的总比特数,墨。是附加在分组末尾的CRC编码的比特数,用 于接收端的检错校验.FER为残余误帧率,即经过最后一次重传合并后仍包

含错误比特的分组在所有分组中的百分比。磊为平均传输次数。从上式可以
看出,调制阶数越高,整个分组中信息比特所占比重越大,残余误帧率和平

对于相同的信息比特数七而言,^的值与纠错编码的码率有关,码率越

低,一值越大.FER和云都和误比特率BER有关,BER越高,需要重传的次 数越多,因而云越大.同时,多次重传造成达到系统最大传输次数的概率也
越大,导致FER升高。

对于Chase合并和度量合并,假设平均传输次数为五,则系统吞吐率可
以表示为

p研【赢l(1.撇)
野。研I了j;:雨Jq一’ER,
栌肼(币瓦素万瓦卜一rER) 栌肼l百瓦万两J11一

㈨)

‘4‘z’

式中矗。为经过纠错编码后分组的比特数(不包括CRC校验比特)。该式是基 于每次重传时分组长度不变的前提得出的,如果在重传过程中码率改变,例

如递增冗余方案,将直接改变分组长度,因而该式须改动。
设抛为第一次传输时经过纠错编码后的分组比特数,m为其后每次重传 中递增的比特数,那么递增冗余方案ARQ的吞吐率可以表示为

㈤) ㈨’

对于编码合并方案,如果每次传输和重传的分组长度不变,则使用式(4-2)。 如果使用可变码率策略,则使用式(4-3)。本文使用的是没有编码的Chase

西南交通大学硕士研究生学位论文 合并方案,适用式(4-2)。

第40页

4.2.2 ARQ.OFDM.IDMA系统吞吐率分析

本文提出的ARQ.OFDM.IDMA系统,由于没有考虑纠错编码,属于非 编码ARQ系统,因而重传不改变分组长度,等同于式(4-2)的情况.且有

坳=七,即分组长度等于信息比特数目。假设给定信噪比r,误比特率为E(y),
则相应的误帧率只O)为

兄O)-1-(1-最(y))以

(44)

式中胁为一个分组内的所有比特数.设系统最大传输次数为zo,可得该信
噪比下的平均传输次数rO)

rO)-1+。o)+。O)2+…+。O)r--l一11-EP丽,(rY-
分组数与分组总数之比,从而其计算方法为

(硝)

令残余误帧率表示为s,(y),由定义可知为传输z-越次后仍有错误比特的

将丁(r)和s.O)带入式(4-2),可以得出ARQ—OFDM—IDMA系统的吞吐
率性能表示如下

…I而NB-Nc∥、'脚。喾件乃
1—0(y)

s,O)?巴O)1。(4-6)

式中成为调制阶数,Ⅳ0为分组内CRC校验的比特数。

4.3仿真结果与分析 4.3.1参数设置
AR0控制部分,设定每个数据分组的最大传输次数为3次,分组中CRC

西南交通大学硕士研究生学位论文

第41页

校验位数为24位。信道模型、OFDM和DMA部分的参数与上一章相同。

4.3.2仿真结果分析
(1)误比特率比较

图4-2和4.3中实线分别是AWGN和Rayleigh单径衰落信道中ARO系

图4.2不同用户数的系统误比特率(AWGN)

婺{{|萋囊羹薹囊囊
'矿


萋寨冀粪粪
—十z!Us


邕t一

'矿

F占耐碗垂垂;莹;芋};誊!;孝耋差;i :嚣E:椭ARO阵L-习:!葺习jj零《!
一:…一l…j…j…j…YX一

t矿

【=:一IL8ERl6USER巨兰;wI:--;孽暑薹至三;; k一一一
【一o'一

一一1一一一1一一一1一一一1一一一



图4-3不同用户数的系统误比特率(Rayleigh)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第42页

统不同用户数的误比特率比较,扩频长度为16,迭代10次.可以看出,当 用户数较少时,误比特率曲线随信噪比的增大迅速下降。体现出良好的性能。 用户数较多时,下降的速度减慢,但与低信噪比情况相比,信噪比的提高对 于降低误比特率还是有贡献的.这是因为用户数增多,系统中的多址干扰也
随之增大,并逐渐取代加性噪声成为首要干扰源。对于非编码系统,只有通

过增加迭代次数或者扩频长度来尽可能消除干扰。 为方便对比,我们将OFDM.IDMA系统在相同信道环境和用户数条件下

的误比特率曲线也罗列出来,如图4.2和钙中虚线所示.显然,不论用户
数多少,ARQ系统的误比特率性能都要优于OFDM.IDMA系统。这是因为 ARO系统通过重传合并增强了期望用户信号强度,同时抑制了噪声和干扰, 所以能够获得更好的性能。 (2)残余误帧率比较 图4.4和4.5是AWGN和Rayleigh信道中ARQ系统不同用户数的残余 误帧率比较。可以看出,用户数较少时曲线下降很快;随着用户数逐渐增多,

低信噪比时残余误帧率较高,且随信噪比增大而降低的趋势减缓。这是因为
低信噪比时噪声是主要干扰源,高信噪比时来自其他用户的信号成为了主要

干扰,且不易消除。 图4-5中当信噪比小于6dB时,32用户的残余误帧率略高于64用户. 这是因为64用户使用了功率控制,一部分发射功率较大的用户信号正确接收

图4-4不同用户数的残余误帧率(AwGN)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第43页

图4-5不同用户数的残余误帧率(Rayleigh)

的概率高,通过3次传输有可能通过CRC校验,因而降低了残余误帧发生的
可能性。 (3)平均传输次数比较

图铀和4.7是AWGN和Raylcigh信道中不同用户数平均传输次数的比
较.可以看出,各条曲线都随着信噪比的增大呈现下降趋势。用户数越少, 在低信噪比时下降的速度越快;在相同信噪比下,需要的平均传输次数也越

图4.6不同用户数的平均传输次数(AWGN)

西南交通大学硕士研究生学位论文

第44页

图4-7不同用户数的平均传输次数(Rayleigh)

越少。原因在于用户数增多时,多址干扰也相应增大,正确接收一个数据分 组需要多次重传合并,导致平均传输次数增大.

图4-7中“用户使用了功率控制,因而在信噪比较低时得到的平均传输
次数比32用户更少。然而信噪比较大时,情况却正相反。这再一次说明当用

户数较多时,多址干扰是影响通信系统性能的主要因素,而功率控制在低信

噪比条件下能够有效地对抗多址干扰.图铀中32用户也使用了功率控制,
因而在Eb/No=OdB时的性能略优于16用户无功率控制.

(4)系统吞吐率比较
图4.8和4.9是AWGN和Raylcigh信道中不同用户数的系统吞吐率(平 均每用户)比较.可以看出,当信道条件差时。由于误比特率高,吞吐率很 低,小于0.2。随着信噪比增大,吞吐率逐渐升高,并接近或达到最大值1.8125。

用户数越少,吞吐率提高的速度越快.64用户因为多址干扰严重,误比特率
高,所以吞吐率提高幅度较小,与其它三种情况有明显差距。图4.9中64用 户在信噪比低于6dB时获得了优于32用户的吞吐率,这是由于使用功率控 制所致。

4.4本章小结
本章提出了一种结合ARQ的OFDM.IDMA系统,逐一说明发射机、接

西南交通大学硕士研究生学位论文

第45页

收机和ARQ控制部分的功能,理论分析了几种ARQ分集合并方案的吞吐率

.-I;一黧leU6驰ER-;..~..乒P-"■IZ一--■ 。I车掣塑F谚…■7一r一■一r~
…o■形÷…髟o.100.

:一
E嘲№自嘲 图4-8不同用户数的系统吞吐率(AWGN) 图4—9不同用户数的系统吞吐率(Rayleigh) 嗓比时。

性能,在此基础上推导出ARQ.OFDM.IDMA系统的吞吐率表达式,最后仿 真不同条件下的系统性能。结果表明结合ARQ的0FDM.IDMA系统的误比 特率性能优于相同条件下的OFDM.IDMA系统,多址干扰仍然是影响系统性 能的主要因素,使用功率控制可以一定程度上削弱多址干扰,特别是在低信

西南交通大学硕士研究生学位论文

第46页

第5章结论与展望
5.1本文工作总结
本文以移动通信多址接入的概念和相关技术为背景,在研究多址接入和

多载波调制技术的基础上,深入分析IDMA的工作原理和技术特点,并将其 与OFDM结合起来,建立OFDM.IDMA系统模型,进一步结合ARQ协议重 点研究系统主要性能的提高。论文使用MATLAB仿真软件对IDMA、 OFDM-IDMA和ARQ-OFDM-IDMA系统进彳亍仿真,获得不同的信道条件和 参数下的仿真结果,并对结果所体现的性能差异进行比较和定性分析。
本文所完成的主要工作如下: ?全面收集、阅读和学习国内外相关的文献资料,对多址接入、多载波 调制和自动请求重传协议都有了较深入的理解和认识,为后续工作打 下坚实的基础。 ?概述几种多址接入技术,介绍IDMA的系统模型,重点描述了码片级

迭代多用户检测算法的原理和具体实现,特别是单元信号估计部分.
给出了不同信道条件下主要系统参数对误比特率性能的影响,结果表

明用户数较少时性能接近单用户极限,用户较多时结合非均匀功率控
制可以有效降低误比特率,增大迭代次数和扩频长度也能够增强抗多 址干扰的能力,提高系统性能. ?简单介绍OFDM的基本原理和实现方法,将其与IDMA结合,构建 了一种新的OFDM.IDMA系统模型,并从发射机和接收机两方面进行 描述,说明了相对的多用户检测方法。仿真结果表明OFDM—IDMA系 统抗频率选择性衰落的能力优于原有IDMA系统,而且功率控制方案 同样适用。 ?提出一种结合ARQ的OFDM-IDMA系统,说明发射机、接收机和ARQ 控制的功能,在理论分析几种典型ARQ系统吞吐率的基础上,推导 出ARO.OFDM.IDMA系统的吞吐率表达式。仿真结果表明结合ARQ 的OFDM.IDMA系统的性能优于相同条件下的OFDM—IDMA系统, 使用功率控制可以削弱多址干扰,特别是在低信噪比时。

西南交通大学硕士研究生学位论文

第47页

5.2研究工作中的问题、经验与体会
从论文的选题到系统仿真,直到最后论文的撰写,整个过程中我遇到了

不少难题。一方面从基础理论入手,查找相关文献资料,认真分析问题的症 结所在;另一方面向老师和同学请教,通过讨论和交流,深入分析查找原因。 解决问题的过程也是在深入理解已有知识的基础上,学习和掌握新知识的过
程,在此作一小结。 ?IDMA的源代码是用C++编写的,由于以前我用C斗+比较少,不是很 熟悉,而用Manab比较多,做仿真非常得心应手.考虑到后续工作的

顺利开展,我决定将代码翻译成m语言.这是一个需要付出很大耐心
和细心的工作,稍有不慎就可能造成难以发现的错误.虽然我竭尽全 力,但翻译完成后还是发现了不少问题。初次运行时程序提示内存不

足,更换了一台内存1GB的计算机,仍然出现同样的提示,令我非常
惊讶。打开workspace仔细检查,发现有若干4096*4096的矩阵变量, 原来是翻译程序时定义交量中出现的疏漏,实际只需要1"4096的空间 即可。全部改正后,提示不再出现.m代码顺利运行后,产生的第一 组误比特率结果居然全部在0.49上下浮动,与C++运行的结果不符。 我详细地对比了两个版本的代码,没有发现本质上的不同。后来联想


到多用户情况,才发现m代码迭代检测结束时产生的第^个用户的判 决数据包含了此前一.1个用户的数据,导致判决错误。随后修改了存
储各用户判决数据的变量,才获得了正确的误比特率。这次翻译使我 更全面地认识到两种语言的异同,对仿真环境也有了更为深入的了解。

?在仿真Rayleigh单径衰落信道时,一个看似不起眼的信道参数设置使
系统性能产生了巨大改变。这个不寻常的现象引起了我的关注,查阅

了相关书籍,才明白这个参数的设置与其它几个参数有着密切的关系,
牵一发而动全局。随后我详细地阅读和分析了这本书对于信道部分的 论述,才搞清楚这些参数该如何设置。通过这个问题,我对信道模型 理论和仿真建模的认识都更加深入了。 ?同样是在仿真Rayleigh信道时,多用户条件下的系统性能很差,与文 献上的结果有较大的出入。开始我以为又是代码翻译的错误,于是不 厌其烦地检查,却没有发现任何问题。随后我将重心转移到理论分析

西南交通大学硕士研究生学位论文

第48页

上,找出所有相关文献详细阅读,终于在一句话里挖掘出了问题的原 因.原来迭代检测算法中,信道系数包含了功率控制和信道冲击响应 的联合作用,而我恰恰忽略了这后一条。因为C++代码只给出了 AWGN信道下的仿真。而AWGN信道产生的是加性噪声,没有乘性 效应,因此对应的检测算法中也没有出现信道冲击响应因子.后来我 把Rayleigh信道乘性因子带入到检测算法中,才获得了与文献中相同 的结果。这使我亲身感受到了“细节决定成败”这句话的含义. ?在试验性地仿真ARO系统时,我设定的最大传输次数是3,而仿真结 果中的平均传输次数竟然达到了5,这显然是不合逻辑的。经过检查 发现,是统计方法不当,再加上设定的发送数据分组过少所致.虽然 增大发送数据分组就不会发生这种现象,但是统计方法不够精确是毋 庸置疑的.于是我改进了统计方法,使之更加完善,即使分组数很少, 也没有再出现不合逻辑的结果。

5.3未来工作展望
本文仅仅是初步研究了OFDM.IDMA系统的性能和加入ARQ协议后的 改进,由于时间有限,还有很多方面没有涉及。同时IDMA也是新提出的多 址接入技术,与其它已经成熟甚至商用的多址接入方式相比,还有很长的路 要走。对于未来研究工作的方向,我认为可以考虑如下几个方面: ?本文研究的[DMA、OFDM.IDMA以及ARO系统都没有加入信道编 码,即非编码系统.在实际应用当中,信道编码是不可或缺的环节, 而且对于IDMA来说,即使简单的编码方式也能带来处理增益。因此, 研究适合IDMA系统的高效的编码方式,对于提高系统性能具有非常
重要的意义.

?Rayleigh信道下IDMA的迭代检测算法需要知道信道冲击响应,在仿 真过程中假设是己知的,即信道估计完备的情况。而实际上信道估计 总是难免存在误差,对检测算法的精度产生负面影响。由于信道估计 并非本文的主要研究内容,故在此并未予以考虑。但是信道估计误差 对于迭代检测的影响以及如何补偿,是一个值得关注的问题. ?本文中加入ARQ的OFDM.IDMA系统只考虑了最简单的ARQ协议, 即停.等协议,且忽略了往返延迟,因此是一种理想情况。实际应用中

西南交通大学硕士研究生学位论文

第49页

不但要考虑往返延迟,还有反馈信道出错等情况.另外,其它的ARQ 协议,如退N步协议、选择重传协议和N信道停.等协议等等,与IDMA

结合的效果如何,都有待验证. ?IDMA使用随机生成的不同交织序列区分用户,因而交织器的设计对 于IDMA至关重要.如何构造高效率、低相关性的交织算法及其工程 实现,对于理论研究和实际应用都非常重要.
?在目前能搜索到的文献资料中,IDMA使用的调制方式主要是BPSK

和QPSK,调制阶数较低,频谱效率不高。而频谱效率是衡量通信系
统性能的重要指标之一,因此如何改进迭代检测算法,使之能够适用

于高阶调制,是一个值得深入探讨和研究的问题。
?OFDM可以灵活地与多址接入相结合,如MC-CDMA、 MC.DS.CDMA、MT-CDMA等等.本文研究的OFDM.IDMA系统只 是将两者简单直接地结合,至于是否有其它的结合方式及其性能如何,

还需要进一步的工作.

西南交通大学硕士研究生学位论文

第50页

致谢
三年的硕士学习生活行将结束,回首这段难忘的时光,紧张而充实,艰 辛却不乏乐趣.学习的过程是辛苦的,处处都是挑战和难题;而每次赢得挑 战攻克难题,总能使我学到新的知识和技能,同时享受内心的成就感所带来 的快乐.我的每一分收获都离不开诸多良师益友的鼓励和帮助,在此,我要 向所有给予我关怀和帮助的人致以最诚挚的谢意. 首先深深地感谢我的导师陈红副教授,从论文的选题到研究工作的每一 步进展,陈老师都给予了悉心的指导。每当我遇到疑点和难题时,老师总是 有求必应,通过耐心地讲解和深入细致的讨论,为我答疑解惑.在撰写论文 的阶段,老师不厌其烦地精心指点,对我的论文提出了宝贵的意见.陈老师 治学严谨的态度,认真负责的精神,兢兢业业的工作和严于律己宽以待人的 品格令我钦佩,也潜移默化地成为我求知上进的动力。我不仅学到了研究问 题的方法,更学到了做人的方法,受益匪浅。 感谢0515实验室与我共同学习和生活的同学们,三年来我们风雨同舟, 相互帮助,结下了深厚的友谊。每次讨论学术问题总能让我有所收获,每次 分享生活中的快乐总令我的身心得到放松.是你们给了我直面困难时迎难而 上的勇气,给了我遭遇挫折时战胜自我的信心.能够与你们共同走过这一段 青春旅程是我的荣幸,也预祝大家在未来的人生道路上一帆风顺。 最后我要感谢远在家乡的父母,他们始终如一的爱给了我前进的动力。

西南交通大学硕士研究生学位论文

第51页

参考文献
郭梯云,邬国扬,李建东.移动通信.西安电予科技大学出版社,2002.

Ⅲ嗡

Li Ping,l』hai【jlk

W:K I.。ung.A

Simple Approach to Near-Optimal

Multinser

Detection:

Interleave-Division

Multiple-Access.

Wireless

Communications and Networking,2003.WCNC 2003.2003 IEEE.Volume 1。16-20 March 2003:391.396.



Ij

Pin岛Lihai Lill,瓦Y

Wu,W&Leung.On
on

Interleave-Division

Multiple-Access.IEEE

International Conference

Communications。2004.

Volume 5。20-24 June 2004:2869.2873.



Li

Pin昏Intcfleave-Division MultipIie-Access and Chip-by-Chip Itemtive Multi-User Detection.IEEE Communications Magazine,Volume 43,Issue
6.June 2005:S19.S23.

四问

佟学俭,罗涛.OFDM移动通信技术原理与应用.人民邮电出版社,2003. Wu JunH.Teng Yong,Yin Changchuan,Yue Guangxin.On Performance of
Multiple Access for OFDM Transmission Technique in Rayleigh Fading ChanneL International Confcrcnc嚣 on Technology

Communication
OFDM

Preceedings’2003.ICCT 2003.Volume 2,9.11

April 2003:1025.1028.



130 Ai,Zhi?xing Yang,Chang-yong Pan,Jian-hua On the synchronization
011

Ge。Yung Wang,Zhen h.
systems.IEEE

techniques for

wireless

Transactions

Broadcastin昏Volume
applications

52,Issue 2.June 2006:236.244.



Zhao Suli.The

of retransmission schemes in the radio interface

of mobile communication

systems.舳coroEcc觋Volume

1。18.22 0cI.

195)9:5∞.503.



communications.CeⅡ&SYS.Correspondence.1992.

Michel Moniy。Marie—Bemadetle PantcL Thc GSM system for mobile




TINEIA 18-95.8.Mobile Station.Base Station compatibility standard for

dual-mode wideband spread spectrum cellular systems.
ETSI SMG2 EDGE Tdoc 053198,Incremental redundancy transmission for

EDGE.Source:AJt&T.

眦m 阱

3GPP"ISRAN52.22v0.02DescriptionoftheIUCprotoc01. 3GPP TSG RAN WG2 Tdoc 99(335),Liaison statement to TSG RAN WGI and"ISG RAN WG3 On hybrid ARQ type II/HI.


Ping,K Y.Wu,Lihai Liu,W.K Leung.A simple,unificd approach to nearly optimal multinser detection and space-time coding.Proce划ings of the
Li 2002 IEEE Information Theory

Workshop.2002.20.25

Oct.2002:53.56.

西南交通大学硕士研究生学位论文 【15]wh.II’Ping.L Ferotti.A
2=14.

第52页

User-specific chip-level interleaver design for

IDMA systems.Electronics Letters.Volume 42,Issue 4,16 FtIb.2006:233.

【16】Pupeza.1,Kavcic.A’Li
2006:1508.1513.

Ping.Efficient Generation of Interleavers for
On

mM气

2006Ⅱ}EE International Conference

Communications.Volume 4.June

f17]Li

Ping.Lthm Lh.Analysis and Design of

mMA Systems

Based

on

SNR

Evolution and Power Allocation.2004 IEEE 60th Vbhicular Technology

ConferencA'。,2004.V“X004-FaU.Volume
【181
access

2.26-29 Sept.2004:1068.1072.

Rosberg.z Optimal transmitter power control in interleave division multiple

ODMA)spread spectrum uplink channels.IEEE Transactions on Wi砖less Communications.Volume 6'Issue 1,Jan.2007:192.201. [19】Kai

U Xiaodong Wang,Ping Li.Analysis and optimization
multiple.access

of

interleave?division

Intemational Conference

communication systems. IEEE on Acoustics,Speech,and Signal Processing,2005.
data

Proceedings.Volume 3,18-23 March 2005:iii/917.iii/920.
【20】G A Doelz,E T.Heald,D.L Martin.Binary
for linear

transmission

techniques

systems.Proceedings

of the

mE.Volume

45,Issue

5,May for
SOme

1957:656.661.

【21】G.A Franco,G.Lachs.An orthogonal coding communications.L R.E.Int.Cony.Rec.,1961。8:126.133. [22】P.丸BeIlo.Selective
system design
fading limitations of the

technique

Ihthrmu modem and considerations.IEEE Transactions on
orthogonal

Communications.Sept

1965.COM-13(9):320?333. 【231 R.W.Chang.Synthesis of band-limited
data transmission.Bell

signals for multichannel
and
an

Sys.Tech…J

Dec 1966,45:17¨75.1796.

【241 D.A Shnidman.A generalized
receiver for


Nyquist criterion

optimum linear

pulse modulation system.BcU Sys.Tech.J..Nov 1966,

45:2163?2177.

【25】B.R.Saltzberg.Performance
system.mEE
Transactions
on

of

Communications.Volume

an efficient

parallel data transmission

15,Issue 6'Dec

1967:8|05—811.

1261 S.B.Weinstein,P。M.Ebert.Data transmission

by frequency division
on

multiplexing using the discrete Fourier transform.IEEE Transactions

Communications.Volume 19,Issue 5,Part 1,Oct 1971:628.634.
【27】九Feled,A
Ruiz.Frequency domain

data transmission using

reduced
Speech

computational complexity algorithms.Proc.IEEE
Signal Procession,Denver,Co,1980:964.967.

Int.Conf.Acoust

西南交通大学硕士研究生学位论文 【28]L J.Cimini.Analysis Orthogonal Frequency 【291
J.J.Van and simulation of Division


第53页

digital mobile channel using Transactions
On

Multiplexing.IEEE

Communications.Volume 33,Issue 7'Jul 1985:665.675.

de嗽M.Sandehand,P.0.B6rjesson.ML
OFDM
On

estimation of time
on

and

frequency offset in

systems.IEEE Transactions

Signal

Processing.Volume 45,Issue 7'July 1997:1800.18Q5.

130]B.觚J.H.Gc,Y.Wang.Symbol timing technique in OFDM
Transactions

systems.IEEE

Broadcasting.Volume 50,Issue 1,Mar.2004:56-62.
identification using embedded
on

p1】x B.Wang,Y.We,B.Caron.Transmitter
50,Issue 3.SepL 2004:244-252.

pseudo random sequences.Ⅱ!EE Transactions

Broadcasting.Volume

【321乙w.Zheng,乙x Yang,C Y.Pan,Y.S.Zhu.Novel synchronization for digital television terrestrial broadcast systems.mEE

TDS饷M-based
Transactions
On

Broadcasting.Volume 50,Isgue 2’June 2004:148.153.
Yang.A

【33]J.Wang,乙x Yang,C.Y.Pan,M.Ban,L
acquisition

combined

code

and
on

symbol

timing recovery method for TDS.OFDM.IEEE
3,SepL 2003:304.308. and Spectral Splatter in

Transactions

Broadcasting.Volume 49,Issue
B.Lopes.Envelope signals.Proc.IEEE

【34】IL O'Neill,L

Variations

Oipped Multicarrier

PIMRC丐15.Toronto,Canada.

Volume

1.27-29 Sept.1995:71.75.

【35】A E.Jones,T.A Wilkinson,S.K Barton.Block Coding Scheme for Reduction of Peak to Mean Envelope Power Ratio of Multicarrier
Transmission

Scheme.Electronics Letters.Ⅶlume

30,Issue

25。8 Dec.

19914:2098-2099.

【361 M.Golay.Complementary Series.IEEE Transactions
Volume 7'Issue 2.Apt 1961:82.87.

On

Information Theory.

【37】S.1I.Mfiller,J.B.Huber.A OFDM.Proc.IEEE
1997:1090—1094.

Novel Peak Power Reduction Scheme for 3。1_4 Scpt.

PIMRC砚Helsinki,Finland.Volume

【38】M.Bohge,J.Gross,九Wolisz,M.MeyeL Dynamic It'CSOUI'Ce allocation in OFDM systems:an overview of cross.1ayer optimization principles and
techniques.IEEE

Network.voIme 21,Issue 1,Jan.-Feb.2007:53.59.
on

p91 Hongxiang

Li,Hui Liu.An Analysis

Uplink

OFDMA Optimality.正EE

63rd Vehicular

Technology

Conference,2006.VTC 2006-Spring.Volume

3.2006:1339-1343.

【删Kibeom

Seong,Mehdi Mohscni,J.M.Cioffi.Optimal Resource Allocation for OFDMA Downlink Systems.2006 IEEE International Symposium on Information Theory.Julv-2006:1394-1398.

西南交通大学硕士研究生学位论文 pq Zhongren
for Cao,U.Tureli,Yudong

第54页

Yao,P.Honen.Frequency synchronization
Global

generalized

OFDMA uplink.mEE

Telecommunications

Conference,2004.GIDBECOM'04.、,01ume 2,29 Nov.-3 Dec.2004:1071-
1cr75.

H刁

Pengfei

Xia,ShengU Zhou,G B。Giaonakia.Bandwidth-and power-efficient
multiple aCCeSS.珏}EE Transactions
on

multicanier

Communications.

Volume 51,Issue 11,Nov.2003:1828.1837.

p∞

Helmut Bolcskei.MIM0.OFDM wireless

systems:basics,perspectives,and
4,Au舀

challenges。m髓Wireless
2006:31?37.

Communications.Volume 13,Issue

p川

I-Hsueh

Li’E.S.Li,Shyue-W证Wei.Analysis

of Capacity Variation for
on

MIMO-OFDM Systems.20Q5 Asia-Pacific
03.05 Oct.2005:279-283.

Conference

Communicatin船.

H研

S.Ij也0.J.C.ostello.Jr.Error Applications.New

Control

Coding:Fundamentals and

Jersey:Prentice-Hall,1983.

Hq J.J.Metzner,k C.Morgan.Coded feedback communication systems.Proc. Nat.Nectron.Conf.,Chicago,11,1960. p乃 R.J.Benice,丸H Frey.Jr.An analysia of retransmission systems.mEE
Transactions
On

Communications.Volume
channels.庄|EE

12。Issue 4’Dec 1964:135.145.

H砚 S.Um
control

P.S.Yu.A hybrid ARQ scheme with parity of satellite

retransmission
On

for error

Transactions

Communications.
analysis

Volume 30,Issue

7'Part 2'Jul 1982:1701-1719.

p明 Wang Yafeng,Zhang Lci.Yang Dacheng.Performance

of typeⅢ

HARQ with turbo codes.Thc 57Ih目既IE Vehicular Technology

Conference,

2003.V1℃2003?Spring.Volume 4.22-25 April 2003:2740.2744.

陋 m S.Moshavi.Multi-user Detection for DS—CDMA Communications.Ⅱ;EE Communicafions Magazine.Ⅷumc 34.Issue 10,Oct.1996:124.1弧 玲 q Xiaodong Wang;H.V Poor.Iterative(turbo)soft interference cancellation
and
decoding for coded CDMA.IEEE Transactions
OR

Communications.

Volume 47,Issue 7.July 1999:1046-1061.

p刁

J.H.晌te硌.Optimum combining in digital mobile radio with co-channel
interference.IEEE Transactions
3.Aug 1984:144?155.
On

Vehicular

Technology.Volume

33,Issue

侈习

Hiroshi

Harada,Ramjee

Prasad.Simulation and Software Radio for Mobile

Communications.Artech House。2002.

西南交通大学硕士研究生学位论文

第55页

攻读硕士学位期间发表论文
【1】
栾帅,陈红.衰落信道下结合自适应调制的改进AR0系统性能分析.中 国西部青年通信学术会议,成都,2006.通信与信息技术,2006:336.341.

基于OFDM的IDMA系统仿真研究
作者: 学位授予单位: 被引用次数: 栾帅 西南交通大学 1次

本文读者也读过(10条) 1. 盛山锋 基于IDMA在OFDM系统中的应用研究[学位论文]2010 2. 兰天 IDMA迭代检测设计[学位论文]2008 3. 王钊 IDMA系统同步技术研究[学位论文]2010 4. 宋杰 IDMA系统信道估计算法研究[学位论文]2010 5. 张承海 交织多址(IDMA)系统交织器设计[学位论文]2008 6. 程永华 说课在高校教育中的应用[期刊论文]-平顶山学院学报2008,23(3) 7. 杨凤.胡剑浩 IDMA系统中基于序列叠加信道估计的功率分配方法[期刊论文]-信号处理2009,25(8) 8. 岳克强.赵知劲.尚俊娜.YUE Ke-qiang.ZHAO Zhi-jin.SHANG Jun-na IDMA通信系统中的粒子群交织算法[期刊论 文]-电子设计工程2009,17(10) 9. 包杰.罗尧.王琳.BAO Jie.LUO Yao.WANG Lin 基于LDPC编码的IDMA编码和扩频均衡研究[期刊论文]-微电子学 2007,37(2) 10. 沈翠.王琳.魏琴芳.SHEN Cui.WANG Lin.WEI Qin-fang 基于多载波和码片交织技术的无线通信新方案[期刊论 文]-重庆邮电大学学报(自然科学版)2008,20(2)

引证文献(1条) 1.费贵荣.陈震 浅谈LTE中的小区间干扰协调技术——部分频率复用技术[期刊论文]-福建电脑 2013(8)

引用本文格式:栾帅 基于OFDM的IDMA系统仿真研究[学位论文]硕士 2007


赞助商链接

基于SIMULINK的OFDM通信系统的仿真

基于SIMULINK的OFDM通信系统的仿真_信息与通信_工程科技_专业资料。武汉工程大学...(论文) 作者声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和...

开题报告 基于matlab的OFDM系统仿真

基于 Matlab 的 OFDM 系统仿真 院(系) 电子信息工程学院 专班姓学导业级名...毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况) 1.1 题目背景 ...

基于MATLAB的OFDM通信系统仿真本科毕业论文

基于MATLAB的OFDM通信系统仿真本科毕业论文_工学_高等教育_教育专区。科技学院本科...所呈交的毕业设计(论文) ,是我个人在指导教师的指 导下进行的研究工作及取得...

OFDM系统的仿真及实现

8 3.基于 MATLAB 的 OFDM 系统仿真 ......30 2 兰州交通大学移动通信技术(课程设计) 1.绪论 1.1 论文研究背景与意义在近几年以内,无线通信技术正在以前所未...

OFDM的系统仿真与实现

OFDM的系统仿真与实现_工学_高等教育_教育专区。OFDM的系统仿真与实现,用matlab语言实现。OFDM 的系统仿真与实现一、 实验器件 实验器件 Matlab 编程软件、PC 机二...

基于OFDM系统信道估计的设计与仿真

33 附录一 中文译文 附录二 英文资料原文 II 沈阳建筑大学毕业设计 基于 OFDM 系统信道估计的设计与仿真第一章 绪论下一代移动无线通信系统的目标是实现无所不在...

OFDM通信系统仿真设计

OFDM通信系统仿真设计_工学_高等教育_教育专区。通信...目前世界范围内存在有多种数字无线通信系统,然而基于...利用带宽的系统,人们早 在60年代就作了许多的研究...

基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析毕业论文

基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析毕业论文 - 毕业生 毕业论文 题目: 基于 MATLAB 的 OFDM 系统仿真及分析 院系名称:信息科学 学生姓名: 指导教师: 学 专业班级:....

基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析

这 些方案都是基于OFDM 之上的, 因此, 研究OFDM系统的性能就显得非常必 要。本文首先简要介绍OFDM基本原理,在这个基础上建立了OFDM仿真模型,然 后通过加保护时隙...

移动通信系统OFDM系统仿真与实现(基于MATLAB)

移动通信系统OFDM系统仿真与实现(基于MATLAB)_信息与通信_工程科技_专业资料。基于MATLAB的OFDM系统试验的仿真与实现 OFDM 系统仿真与实现 1. OFDM 的应用意义在近...