时变信道中SC-FDE系统利用CSI方法的研究

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单载波频域均衡系统(SC-FDE),是在传统的单载波传输和OFDM技术的基础上发展起来的一种新的宽带无线通信技术,SC-FDE和OFDM都是基于循环前缀(CP)的分块传输技术,它们具有相同的抗多径衰落能力,有基本相同的系统复杂性和频谱效率。并且SC-FDE克服了OFDM的峰均比(PAPR)过大的问题。相对于OFDM系统,SC-FDE系统目前还没有比较完整的自适应调制理论和方法。没有有效的在发射端利用信道状态信息(CSI)的方法被普遍认为是SC-FDE相对于OFDM的缺点。当信道存在频谱零点时将使系统性能降低。我们小组提出了基于最优信号子空间(OSS)理论的在SC-FDE系统的发射端利用CSI的方案,以及各种信道状态信息利用的准则。这些利用CSI的分块传输方法是在静态信道下提出的,能显著改善频率选择性衰落信道的系统性能。随着宽带无线移动通信的发展,通信系统对移动环境下的性能要求越来越高,在室外车速环境中,信道环境很可能是同时存在时间选择性和频率选择性的多径衰落信道,这时通信系统的性能将受到严重损害。本文首先以大家熟悉的OFDM系统为参照简要介绍了SC-FDE系统,并回顾了已经提出的SC-FDE系统利用信道状态信息的方法,主要是其理论根据最优信号子空间的概念,系统误码特性分析,静态环境下利用CSI的具体实现方式和两个确定OSS维数的准则。进一步,本文讨论了时变信道下CSI的利用方法。其中包括时变信道主要特征的描述,SC-FDE系统选取可用频域子信道数的准则—均衡后信噪比准则,以及自适应回传的工作方式。仿真结果给出了系统可以达到的数据传输速率和需要的反向信道速率,并通过与自适应OFDM系统性能的比较表明我们的方法可以克服频率选择性和时间选择性,取得可靠性和有效性之间很好的折中。由于时变信道下信道估计的方法不能提供更新的CSI,我们选择信道预测方法来提供自适应CSI利用时所需要的信息。文中总结了现有的几种信道预测方法,并主要讨论了MMSE自适应信道预测方法。提出了改进的自适应RLS预测算法,仿真给出收敛速度和精度的改善,并分析了复杂度。最后将预测算法与利用CSI的方法相结合,讨论禁用子信道对预测算法的影响及预测算法对系统误码性能的影响。
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