短距离无线通信高效调制与解调技术研究

发布时间：2017-05-22 21:17

  本文关键词：短距离无线通信高效调制与解调技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：第五代移动通信系统(5G)是面向2020年以后的新一代移动通信系统,旨在满足未来无线通信更为多样化的业务与场景需求,保证良好的覆盖和提供高速数据传输,为社会各个领域提供高性能、高效率的数据通信服务。然而在频谱资源日益紧缺的今天,要应对爆炸式增长的数据流量需求,5G也面临着严峻的挑战。一方面,应当借助多种高效无线传输技术,充分利用现有频率资源,提高频谱效率。在传统宏蜂窝的基础上,合理部署大量低功率节点,形成多层次的异构网络,能够有效提高频谱资源的空间利用率,提高系统容量。然而随着小蜂窝部署的不断密集,其带来的小区间干扰也更为复杂和严重,这对现有小区间干扰抑制技术、无线资源管理技术等提出了新的挑战。另一方面,进一步挖掘新的频率资源,如高频段、毫米波以及可见光等,也成为了未来无线通信的热点研究方向。近年来,基于LED技术的室内可见光通信作为一项绿色环保的新兴短距离无线通信方式,已经成为国内外科研机构和各大厂商的一个研究热点。本论文主要对可见光通信高效调制技术和异构网小区间干扰抑制技术两个方面进行研究。论文首先对可见光通信的系统结构做了总体性阐述。在此基础上介绍了两种常用的可见光OFDM系统,分析比较了DCO-OFDM和ACO-OFDM两种可见光OFDM方案的基本原理和信号特征,并仿真了DCO-OFDM和ACO-OFDM这两种方案的误码率性能。然后,论文重点探讨了室内可见光通信中的高效调制技术。从射频OFDM系统中的PAPR统计特性出发,并对射频OFDM系统中的峰均比抑制技术进行了简要的说明。随后,论文分别分析了可见光DCO-OFDM和ACO-OFDM系统的PAPR统计特性,并深入研究了可见光OFDM系统中的PAPR抑制技术,给出了限幅法,部分传输序列,选择性映射等算法在可见光OFDM系统中的基本原理,仿真了其PAPR的CCDF曲线。论文提出了一种基于凸优化的音调注入算法,来降低DCO-OFDM系统的PAPR。算法采用星座图扩展的方式,从多个星座点中选择最佳频域发射符号,并且利用半正定松弛的方法,将PAPR抑制转化为凸优化问题求解,对PAPR的仿真表明该方法可以获得明显的PAPR抑制效果。论文还提出了一种优化调幅的可见光通信高效发射技术,该算法在发射端线性范围有限条件下,允许一定程度的限幅噪声时,计算合理的调幅系数,来获得良好的系统接收效果。仿真结果表明优化调幅法在考虑系统非线性条件下,可以通过较小的计算量得到PAPR和误码率性能的改善。最后,论文主要对LTE-Advanced中的异构网络以及异构网中引入的不同低功率节点进行了介绍,并且对3GPP中多种干扰抑制技术分别进行了说明。论文同时还指出了异构网小蜂窝存在的定时同步问题,并提出了一种基于前缀的非同步异构网络小区间干扰抑制方法。该方法在时域eICIC的基础上,考虑小区间的定时同步误差,将其中一个小区的一部分发射信号复制到下一帧的头部,能够实现干扰抑制的作用。论文给出了采用本算法对用户数据速率和系统中断率的理论推导和仿真分析,结果表明该算法可以提高存在同步误差的异构网小区之间的用户数据速率,改善系统中断率,并且算法性能对于同步误差有着一定的鲁棒性。
【关键词】：5G 可见光通信 峰均功率比抑制 异构网 小区间干扰抑制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 本论文专用术语的注释表13-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 论文的研究背景15-19
• 1.1.1 可见光通信16-18
• 1.1.2 异构网络和小区间干扰抵消18-19
• 1.2 硕士期间所做工作及本论文内容安排19-21
• 第二章 短距离室内可见光通信系统概述21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 可见光通信系统概述21-24
• 2.2.1 可见光通信系统基本模型22
• 2.2.2 发射器件22
• 2.2.3 接收器件22-23
• 2.2.4 可见光信道23-24
• 2.2.5 调制方式24
• 2.3 可见光OFDM系统24-31
• 2.3.1 DCO-OFDM25-26
• 2.3.2 ACO-OFDM26-30
• 2.3.3 两种可见光通信OFDM系统的比较30-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第三章 短距离可见光通信高效调制技术33-61
• 3.1 引言33
• 3.2 面向射频OFDM的峰均比抑制技术33-36
• 3.3 可见光OFDM系统中的峰均比抑制技术36-45
• 3.3.1 DCO-OFDM系统的PAPR统计特性37-39
• 3.3.2 ACO-OFDM系统的PAPR统计特性39-41
• 3.3.3 限幅41-42
• 3.3.4 部分传输序列42-44
• 3.3.5 选择性映射44-45
• 3.4 基于凸优化的音调注入算法45-52
• 3.4.1 音调注入法基本原理45-48
• 3.4.2 凸优化求解音调注入问题48-52
• 3.5 优化调幅法52-59
• 3.5.1 最佳直流偏置53-54
• 3.5.2 简单调幅系数54-55
• 3.5.3 允许限幅的优化调幅法55-59
• 3.6 本章小结59-61
• 第四章 异构网络中干扰抑制技术61-75
• 4.1 引言61
• 4.2 异构网络概述61-63
• 4.3 异构网络小区间干扰抑制技术概述63-65
• 4.3.1 功率控制63-64
• 4.3.2 频率复用技术64
• 4.3.3 CoMP64-65
• 4.3.4 eICIC65
• 4.4 异构网络中的定时同步问题65-66
• 4.5 基于前缀的非同步异构网络微小区干扰抑制方法66-72
• 4.6 本章小结72-75
• 第五章 全文总结与展望75-77
• 5.1 论文内容总结75-76
• 5.2 下一步的研究方向76-77
• 参考文献77-83
• 致谢83-85
• 作者简介(包括论文和成果清单）85

【参考文献】

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本文编号：386916