【正文】 每個(gè)符號(hào)中出現(xiàn)一連串的比特錯(cuò)誤。在OFDM系統(tǒng)中，每個(gè)傳輸符號(hào)速率的大小大約在幾十bps到幾十kbps之間，所以必須進(jìn)行串并變換，將輸入串行比特流轉(zhuǎn)換成為可以傳輸?shù)腛FDM符號(hào)。，由式（325）可獲得一個(gè)包含參數(shù)、（=）的隨機(jī)變量，滿(mǎn)足給定值的分?jǐn)?shù)低階穩(wěn)定分布。把式（328）代入式（326），可以驗(yàn)證經(jīng)過(guò)式（328）所示的幅度調(diào)整后，信號(hào)和噪聲滿(mǎn)足給定的混合信噪比。假定要對(duì)給定的高斯分布信號(hào)和加性分?jǐn)?shù)低階穩(wěn)定分布噪聲v(n)設(shè)定混合信噪比為。 分?jǐn)?shù)低階穩(wěn)定分布噪聲條件下混合信噪比的設(shè)定信噪比設(shè)定是計(jì)算機(jī)模擬的必需步驟之一。 穩(wěn)定分布隨機(jī)變量的產(chǎn)生在進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究中，經(jīng)常需要利用特定的算法，根據(jù)給定的要求來(lái)產(chǎn)生有關(guān)的信號(hào)和噪聲。這樣，與高斯分布的形成一樣，非高斯穩(wěn)定分布也是源于隨機(jī)變量之和。與此相反，高斯分布具有指數(shù)拖尾。這是一般的中心極限定理，即廣義中心極限定。我們定義的穩(wěn)定分布為分?jǐn)?shù)低階穩(wěn)定分布以區(qū)別于的高斯分布。如果，則對(duì)于，有 （311） 式中Φ表示N(0,1)的累積分布函數(shù)?？紤]到分布的特征函數(shù)是其概率密度函數(shù)的傅里葉變換，因此式（32）中的基本上對(duì)應(yīng)于概率密度函數(shù)在x軸上的平移（信號(hào)與系統(tǒng)中傅里葉變換的特性）。研究表明，水聲信號(hào)、低頻大氣噪聲、許多生物醫(yī)學(xué)信號(hào)以及許多人為噪聲都屬于這類(lèi)過(guò)程。如果和具有相同的分布，則稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)穩(wěn)定的。（6）采用廣義條件均值（GCM）和絕對(duì)值準(zhǔn)則（AVC）來(lái)檢測(cè)和估計(jì)脈沖干擾，這種新算法對(duì)于任意密度干擾的抑制具有很好的韌性，并且無(wú)論對(duì)于理論分析還是實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)都是相對(duì)簡(jiǎn)單的。當(dāng)加性干擾是SαS 過(guò)程時(shí)，基于分?jǐn)?shù)低階統(tǒng)計(jì)量的波束形成比高斯型的有顯著的韌性，而在高斯環(huán)境下，二者的結(jié)果類(lèi)似。與最大似然估計(jì)器不同，這種估計(jì)器是以封閉表達(dá)式、最小實(shí)時(shí)要求和對(duì)穩(wěn)定分布的韌性為特征的，并且其設(shè)計(jì)擴(kuò)展到了FIR和IIR系統(tǒng)的辨識(shí)。穩(wěn)定分布特性可以由廣義中心極限定理來(lái)解釋?zhuān)⑶乙呀?jīng)證明了其分布有較厚的代數(shù)拖尾。在通信技術(shù)領(lǐng)域，傳統(tǒng)上常采用加性高斯模型來(lái)描述信道噪聲。另一方面，人們?cè)诮陙?lái)發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多的物理現(xiàn)象具有比高斯分布更厚的統(tǒng)計(jì)拖尾。第三章 穩(wěn)定分布 穩(wěn)定分布的提出穩(wěn)定分布的概念最先是由利維（Levy）于1925年在研究廣義中心極限定理時(shí)給出的，但是在當(dāng)時(shí)，這個(gè)概念幾乎沒(méi)有引起信號(hào)處理領(lǐng)域的關(guān)注。分?jǐn)?shù)空間法自適應(yīng)多用戶(hù)檢測(cè)算法則包含最優(yōu)線(xiàn)性同軛線(xiàn)性算法（optimumlinearconjugatelinear,LCL）及復(fù)時(shí)間相關(guān)自適應(yīng)濾波算法（plextimedependentadaptivefilter,TDAF）。下面主要介紹用戶(hù)設(shè)備中的自適應(yīng)線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)方法。為了更有效的對(duì)抗多址干擾，用戶(hù)設(shè)備采用自適應(yīng)技術(shù)來(lái)抑制多址干擾。把傳統(tǒng)CDMA檢測(cè)器作為固定式多用戶(hù)檢測(cè)方法也歸納進(jìn)來(lái)了。其中基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的解組合優(yōu)化問(wèn)題當(dāng)然可以適合多用戶(hù)檢測(cè)。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，判決反饋法將多級(jí)型方法采用循環(huán)的方式一級(jí)來(lái)完成，通過(guò)對(duì)一級(jí)的多次循環(huán)，完成多級(jí)型相同的功能。當(dāng)然，每一級(jí)各用戶(hù)還均可以采用去相關(guān)檢測(cè)、MMSE等算法，這時(shí)的性能會(huì)更好一些，但算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度也更高一些。非線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)方法主要有多級(jí)型、判決反饋型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等幾種方法。當(dāng)信噪比較大時(shí)，使用去相關(guān)法較好；當(dāng)信噪比較小進(jìn)，易于使用MMSE法。準(zhǔn)最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)可分為線(xiàn)性及非線(xiàn)性?xún)纱箢?lèi)。（1）最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)法最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)法，即最大似然序列估計(jì)（MLSE）方法，1986年由Verdu提出。從結(jié)構(gòu)上看，多用戶(hù)檢測(cè)又分為線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)及非線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)方法。 多用戶(hù)檢測(cè)分類(lèi)與算法研究多用戶(hù)檢測(cè)的基本原理是通過(guò)發(fā)送已知序列對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)，并測(cè)量各個(gè)用戶(hù)擴(kuò)頻碼間的非正交性，用矩陣求逆或迭代法消除用戶(hù)之間的干擾，進(jìn)而正確恢復(fù)所有用戶(hù)數(shù)據(jù)。在多徑衰落環(huán)境下，由于各個(gè)用戶(hù)之間所用的擴(kuò)頻碼通常難以保持正交，因而造成多個(gè)用戶(hù)之間的相互干擾，并限制系統(tǒng)容量的提高。在蜂窩移動(dòng)碼分多址通信中，干擾大概分為三種類(lèi)型：加性白噪聲干擾、多徑干擾與多用戶(hù)間的多址干擾。第二章 多用戶(hù)檢測(cè) 多用戶(hù)檢測(cè)的發(fā)展在移動(dòng)通信的發(fā)展過(guò)程中，無(wú)線(xiàn)環(huán)境中的信號(hào)衰落與相互干擾一直是影響移動(dòng)通信質(zhì)量的重要因素之一。在高度散射的信道中，信道記憶長(zhǎng)度很長(zhǎng)，循環(huán)前綴CP（Cyclic Prefix）的長(zhǎng)度必須很長(zhǎng)，才能夠使ISI盡量不出現(xiàn)。因此，高的PAPR使得OFDM系統(tǒng)的性能大大下降甚至直接影響實(shí)際應(yīng)用。但是，OFDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)卻為在子載波間進(jìn)行編碼提供了機(jī)會(huì)，形成COFDM方式。(3) 信道編碼和交織為了提高數(shù)字通信系統(tǒng)性能，信道編碼和交織是通常采用的方法。(2) 信道估計(jì)在OFDM系統(tǒng)中，信道估計(jì)器的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)問(wèn)題：一是導(dǎo)頻信息的選擇。在下行鏈路中，基站向各個(gè)移動(dòng)終端廣播式發(fā)同步信號(hào)，所以，下行鏈路同步相對(duì)簡(jiǎn)單，較易實(shí)現(xiàn)。多載波系統(tǒng)的輸出是多個(gè)子信道信號(hào)的疊加，因此如果多個(gè)信號(hào)的相位一致時(shí)，所得到的疊加信號(hào)的瞬時(shí)功率就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于信號(hào)的平均功率，導(dǎo)致出現(xiàn)較大的峰值平均功率比（PAPR：PeaktoAverage power Ratio）。但是OFDM系統(tǒng)內(nèi)由于存在有多個(gè)正交的子載波，而且其輸出信號(hào)是多個(gè)子信道的疊加，因此與單載波系統(tǒng)相比，存在如下缺點(diǎn)：(1) 易受頻率偏差的影響。對(duì)于N很大的系統(tǒng)中，可以通過(guò)采用快速傅立葉(FFT)來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2) 傳統(tǒng)的頻分多路傳輸方法，將頻帶分為若干個(gè)不相交的子頻帶來(lái)傳輸并行數(shù)據(jù)流，子信道之間要保留足夠的保護(hù)頻帶。（2）解調(diào)由于在通信系統(tǒng)中存在噪聲等干擾的影響，故信息在傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生失真，解調(diào)接收就要求最大可能的減少誤差。調(diào)制方法如下：首先，把輸入的二進(jìn)制序列分成長(zhǎng)度為＝1，2，4，6的組，分別對(duì)應(yīng)BPSK, QPSK,16QAM和64QAM。圖 15 加入保護(hù)間隔，利用IDFT/DFT實(shí)施的OFDM系統(tǒng)框圖通過(guò)適當(dāng)選擇子載波個(gè)數(shù)，可以使信道響應(yīng)平坦，插入保護(hù)間隔還有助于保持子載波之間的正交性，因此OFDM有可能完全消除ISI和多徑帶來(lái)的ICI的影響。但是帶來(lái)的信息速率損失達(dá)20％。因此將一個(gè)符號(hào)的尾端復(fù)制并補(bǔ)充到起始點(diǎn)增加了符號(hào)時(shí)間的長(zhǎng)度，圖14顯示了保護(hù)間隔的插入。圖 13 多徑情況下，空閑保護(hù)間隔在子載波間造成的干擾在系統(tǒng)帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率都給定的情況下，OFDM信號(hào)的符號(hào)速率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單載波的傳輸模式。這種效應(yīng)可見(jiàn)圖14。通過(guò)把輸入數(shù)據(jù)流串并變換到個(gè)并行的子信道中，使得每一個(gè)調(diào)制子載波的數(shù)據(jù)周期可以擴(kuò)大為原始數(shù)據(jù)符號(hào)周期的倍，因此時(shí)延擴(kuò)展與符號(hào)周期的數(shù)值比也同樣降低倍。點(diǎn)IDFT運(yùn)算需要實(shí)施次的復(fù)數(shù)乘法，而IFFT可以顯著的降低運(yùn)算的復(fù)雜度。同樣在接收端，為了恢復(fù)出原始的數(shù)據(jù)符號(hào)，可以對(duì)進(jìn)行逆變換 ，即DFT得到： (12)根據(jù)以上分析可以看到，OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)可以分別由IDFT和DFT來(lái)代替。由DFT的定義，時(shí)間上波形連續(xù)重復(fù)，因此導(dǎo)致頻域上頻譜的連續(xù)重復(fù)。當(dāng)信號(hào)獨(dú)立于系統(tǒng)時(shí)，F(xiàn)FT變換和IFFT變換可以被交替使用。由于FFT操作類(lèi)似于IFFT，因此發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以使用同一硬件設(shè)備。圖12為OFDM系統(tǒng)收發(fā)端的典型框圖。選擇OFDM的一個(gè)主要原因在于該系統(tǒng)能夠很好地對(duì)抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾。圖 11 FDM與OFDM帶寬利用率的比較正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)是一種特殊的多載波傳輸方案，它可以被看作是一種調(diào)制技術(shù)，也可以被當(dāng)作一種復(fù)用技術(shù)。第二：對(duì)傳統(tǒng)的頻分復(fù)用（FDM）系統(tǒng)而言，傳播的信號(hào)需要在兩個(gè)信道之間存在較大的頻率間隔即保護(hù)帶寬來(lái)防止干擾，這降低了全部的頻譜利用率；然而應(yīng)用OFDM的子載波正交復(fù)用技術(shù)大大減少了保護(hù)帶寬，提高了頻譜利用率，如圖11。1999年IEEE802．11a通過(guò)了一個(gè)5GHz的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其中OFDM調(diào)制技術(shù)被采用并作為它的物理層標(biāo)準(zhǔn)。但這種多載波傳輸技術(shù)在雙向無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)方面的應(yīng)用卻是近十年來(lái)的新趨勢(shì)。保證相同帶寬的前提下，高速數(shù)據(jù)流所使用的擴(kuò)頻增益就不能太高，這樣就大大限制了CDMA系統(tǒng)噪聲平均的優(yōu)點(diǎn)，從而使得系統(tǒng)的軟容量受到一定的影響，如果保持原來(lái)的擴(kuò)頻增益，則必須要相應(yīng)的提高帶寬。若從技術(shù)層面來(lái)看，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，三代以后的移動(dòng)通信系統(tǒng)則以正交頻分復(fù)用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）最受矚目，特別是有不少專(zhuān)家學(xué)者針對(duì)OFDM技術(shù)在無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)上的應(yīng)用，提供了相關(guān)的理論基礎(chǔ)，例如無(wú)線(xiàn)區(qū)域環(huán)路（WLL：Wireless Local Loop）、數(shù)字音訊廣播（DAB: Digital Audio Broadcasting）等，都將在未來(lái)采用OFDM技術(shù)。但隨著人們對(duì)通信業(yè)務(wù)范圍和業(yè)務(wù)速率要求的不斷提高，已有的第二代移動(dòng)通信網(wǎng)將很難滿(mǎn)足新的業(yè)務(wù)需求。20世紀(jì)90年代初，美國(guó)Qualm公司推出了窄帶碼分多址（CDMA：CodeDivision Multiple Access）蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，這是移動(dòng)通信系統(tǒng)中具有重要意義的事件。從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)展和成熟時(shí)期。未來(lái)移動(dòng)通信的目標(biāo)是，能在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、向任何人提供快速可靠的通信服務(wù)。 Spectrumspread。由誤碼率的波形可以看出，當(dāng)某一特定值時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的誤碼率隨信噪比的增大而減小。根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的功能，編寫(xiě)了脈沖噪聲、擴(kuò)頻、OFDM系統(tǒng)以及誤碼率模塊的MATLAB程序，用MATLAB軟件對(duì)脈沖噪聲下的OFDM系統(tǒng)多用戶(hù)檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題 目 脈沖噪聲下的OFDM系統(tǒng)多用戶(hù)檢測(cè) 性能研究英文題目The Performance of OFDM System Multiuser Detection under Impulse Noise摘 要OFDM (正交頻分復(fù)用)的基本原理是將高速的數(shù)據(jù)流分解成許多低速率的子數(shù)據(jù)流，利用相互正交且重疊的多個(gè)子載波同時(shí)傳輸。本論文詳細(xì)地介紹了OFDM系統(tǒng)和脈沖噪聲的基本原理。仿真結(jié)果證明了整個(gè)系統(tǒng)的可行性。 Impulse noise。目前，移動(dòng)通信已從模擬通信發(fā)展到了數(shù)字移動(dòng)通信階段，并且正朝著個(gè)人通信這一更高級(jí)階段發(fā)展。這一階段的特點(diǎn)是蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)成為實(shí)用系統(tǒng)，并在世界各地迅速發(fā)展,這個(gè)系統(tǒng)一般被當(dāng)作是第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。隨后美國(guó)和日本也相繼指定了各自的數(shù)字移動(dòng)通信體制。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是為支持話(huà)音和低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的。目前，人們已經(jīng)把目光越來(lái)越多得投向超三代（beyong 3G）的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，使其可以容納市場(chǎng)龐大的用戶(hù)數(shù)、改善現(xiàn)有通信品質(zhì)不良，以及達(dá)到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。?duì)于窄帶CDMA來(lái)說(shuō)，其主要問(wèn)題在于擴(kuò)頻增益與高速數(shù)據(jù)流之間的矛盾。正交頻分復(fù)用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的提出已有近40年的歷史，第一個(gè)OFDM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用是軍用的無(wú)線(xiàn)高頻通信鏈路。OFDM技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于數(shù)字音頻廣播（DAB）、高清晰度電視HDTV（Highdefinition Television）、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN（Wireless Local Area Network），它在移動(dòng)通信中的運(yùn)用也是大勢(shì)所趨。這些復(fù)用的子載波在頻域中交錯(cuò)重疊，但因?yàn)檎{(diào)制的正交性且采用循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔，所以不會(huì)發(fā)生載波間干擾ICI（InterCarrier Interference）。OFDM系統(tǒng)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)就是可以利用快速傅立葉變換實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，從而大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。它的特點(diǎn)是各子載波相互正交，所以擴(kuò)頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊，不但減小了子載波間的相互干擾，還大大提高了頻譜利用率。從此以后，OFDM在移動(dòng)通信中的應(yīng)用才如火如荼地開(kāi)展起來(lái)。其中，上半部分對(duì)應(yīng)于發(fā)射機(jī)鏈路，下半部分對(duì)應(yīng)于接收機(jī)鏈路。IFFT和FFT互為反變換，選擇適當(dāng)?shù)淖儞Q將信號(hào)接收或發(fā)送。DFT是常規(guī)變換的一種變化形式，其中，信號(hào)在時(shí)域和頻域上均被抽樣。為了敘述的簡(jiǎn)潔，對(duì)于信號(hào)以的速率進(jìn)行抽樣，即令，則得到： (11)可以看到等效為對(duì)進(jìn)行IDFT運(yùn)算。在OFDM系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用中，可以采用更加方便快捷的快速傅立葉變換（IFFT/FFT）。 保護(hù)間隔、循環(huán)前綴和子載波數(shù)的選擇應(yīng)用OFDM的一個(gè)重要原因在于它可以有效的對(duì)抗多徑時(shí)延擴(kuò)展。然而在這種情況下，由于多徑傳播的影響，則會(huì)產(chǎn)生載波間干擾（ICI）, 即子載波之間的正交性遭到破壞，不同的子載波之間的產(chǎn)生干擾。同樣，當(dāng)接收機(jī)對(duì)第二子載波進(jìn)行解調(diào)時(shí)，也會(huì)存在來(lái)自第一子載波的干擾。這種保護(hù)間隔是一種循環(huán)復(fù)制，增加了符號(hào)的波形長(zhǎng)度，在符號(hào)的數(shù)據(jù)部分，每一個(gè)子載波內(nèi)有一個(gè)整數(shù)倍的循環(huán)，此種符號(hào)的復(fù)制產(chǎn)生了一個(gè)循環(huán)的信號(hào)，即將每個(gè)OFDM符號(hào)的后時(shí)間中的樣點(diǎn)復(fù)制到OFDM符號(hào)的前面，形成前綴，在交接點(diǎn)沒(méi)有任何的間斷。OFDM系統(tǒng)加入保護(hù)間隔之后，會(huì)帶來(lái)功率和信息速率的損失，其中功率損失可以定義為 (19)從上式可以看到，當(dāng)保護(hù)間隔占到20％時(shí)，功率損失也不到1dB。加入保護(hù)間隔之后基于IDFT（IFFT）的OFDM系統(tǒng)框圖可以表示為圖15。6Mbits和9Mbits用BPSK, 12Mbits和18Mbits用QPSK, 24Mbits和36Mbits用16QAM, 48Mbits和54Mbits用64QAM。輸出的復(fù)數(shù)序列即為映射后的調(diào)制結(jié)果。 OFDM系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)近年來(lái)，OFDM技術(shù)已經(jīng)備受關(guān)注，其原因在于OFDM技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 把高速率數(shù)據(jù)流通過(guò)串并轉(zhuǎn)換，使得每個(gè)子載波