未来移动通信中的非正交多址技术

发布时间：2020-04-13 07:32

【摘要】：多址技术是无线通信的基础,同时也成为无线通信系统更新换代的标志之一。近年来,基于非正交的传输技术和调制技术得到了深刻而广泛的关注。本文着重研究第五代移动通信(Fifth Generation Communications System,5G)中的新型调制和非正交多址系统中的交织多址技术(Interleave-Division Multiple Access,IDMA)和网格映射多址技术(Interleaver-Grid Multiple Access,IGMA)。其中,IDMA技术继承了码分多址技术的大部分优点,同时能够较好的抵抗符号间干扰;而IGMA技术抵抗多址干扰的能力更强,因此也能负载更多数量的用户。本文主要研究的是以交织多址和网格映射多址为代表的非正交多址技术,具体的研究内容在以下几个方面:第一章主要介绍了无线通信系统中的几种典型的多址技术,包括频分多址(Frequency-Division Multiple Access,FDMA)、时分多址(Time-Division Multiple Access,TDMA)、码分多址(Code-Division Multiple Access,CDMA)和正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access,OFDMA),并详细分析了码分多址和正交频分多址的优缺点。最后,介绍了交织多址技术和网格映射多址技术,并概括了它们的研究背景和现状。第二章介绍了交织多址系统原理,包括发射机结构和接收机结构,以及传统的迭代检测算法。同时,提出了一种基于近似消息传递的新型迭代检测算法,并验证了在多接收天线的情况下,这种新型迭代检测算法获得传统迭代检测算法的性能,并且其计算复杂度略低于传统迭代检测算法。第三章介绍了基于多载波的交织多址系统原理,并在此系统结构下,对基于基本估计器和近似消息传递的检测算法进行了性能评估和对比。随后,研究了载波频率偏移(Carrier Frequency Offset,CFO)对于多载波的交织多址系统的性能影响,介绍了基于基本估计器的联合频偏的检测算法,并且提出了基于近似消息传递的新型联合频偏的检测算法以弥补频偏带来的误码率损失。第四章介绍了网格映射多址系统原理,包括发射机结构和接收机结构,并给出了基于基本估计器和消息传递译码两种迭代检测算法。并通过计算机仿真,验证了基于多载波的网格映射多址系统和交织多址系统两种非正交传输技术在相同频谱效率下,都能够取得比OFDMA更好的传输性能。同时,考虑到发端设计的改进,针对IGMA中交织器的弊端,提出了一种利用随机序列替换交织器的改进发射机方案。第五章对全文进行了总结,并在这个基础上给出了未来的研究方向和工作计划。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5

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本文编号：2625763