【正文】 果類似。當一個非最小相位FIR信道的輸入為一個SαS隨機過程時，基于高階統(tǒng)計量的盲辨識方法需要用基于分數(shù)低階統(tǒng)計量的方法來代替。與最大似然估計器不同，這種估計器是以封閉表達式、最小實時要求和對穩(wěn)定分布的韌性為特征的，并且其設(shè)計擴展到了FIR和IIR系統(tǒng)的辨識。近年來，在通信和信號處理領(lǐng)域，穩(wěn)定分布和相應(yīng)的分數(shù)低階統(tǒng)計量理論的研究和應(yīng)用越來越受到重視，特別是美國南加州大學尼卡斯（Nikias）教授及其合作者的一系列關(guān)于穩(wěn)定分布和分數(shù)低階統(tǒng)計量的研究論文與著作，在穩(wěn)定分布和分數(shù)低階統(tǒng)計量的基本理論方面，在穩(wěn)定分布噪聲下的線性系統(tǒng)分析、信號檢測和參數(shù)估計、自適應(yīng)波束形成和時間延遲估計等方面，豐富和發(fā)展了穩(wěn)定分布和分數(shù)低階統(tǒng)計量信號處理的理論、方法和應(yīng)用，有力地推動了這一領(lǐng)域的進步。穩(wěn)定分布特性可以由廣義中心極限定理來解釋，并且已經(jīng)證明了其分布有較厚的代數(shù)拖尾。這種尖峰脈沖狀噪聲成分在許多問題中是非常顯著的，不可忽視的，例如大氣噪聲以及聲納和潛水艇通信中的水聲信號及噪聲等。在通信技術(shù)領(lǐng)域，傳統(tǒng)上常采用加性高斯模型來描述信道噪聲。在信號處理和通信領(lǐng)域，穩(wěn)定分布也得到了許多重要的應(yīng)用。另一方面，人們在近年來發(fā)現(xiàn)了越來越多的物理現(xiàn)象具有比高斯分布更厚的統(tǒng)計拖尾。如果一種物理現(xiàn)象既有穩(wěn)定的特性又有較厚的拖尾，則穩(wěn)定分布就是一種可采用的模型。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給出的，但是在當時，這個概念幾乎沒有引起信號處理領(lǐng)域的關(guān)注。（2）線性低復雜度自適應(yīng)多用戶檢測算法線性低復雜度自適應(yīng)多用戶檢測算法，依據(jù)對高復雜度自適應(yīng)多用戶檢測算法簡化的方法的不同，可分為兩類：最優(yōu)簡化法、次優(yōu)簡化法。分數(shù)空間法自適應(yīng)多用戶檢測算法則包含最優(yōu)線性同軛線性算法（optimumlinearconjugatelinear,LCL）及復時間相關(guān)自適應(yīng)濾波算法（plextimedependentadaptivefilter,TDAF）。如果抽頭間距等于接收機擴頻碼的一個碼元寬度，這就是碼元空間法。下面主要介紹用戶設(shè)備中的自適應(yīng)線性多用戶檢測方法。自適應(yīng)式多用戶檢測方法也可劃分為兩大類：線性及非線性。為了更有效的對抗多址干擾，用戶設(shè)備采用自適應(yīng)技術(shù)來抑制多址干擾。傳統(tǒng)CDMA檢測器為了減弱多址干擾的影響，在系統(tǒng)級中采用了功率控制的方法，它要求到達某一接收機輸入端的各個用戶的功率相等。把傳統(tǒng)CDMA檢測器作為固定式多用戶檢測方法也歸納進來了。這時的多址干擾抑制方法（為了方便，也稱為多用戶檢測方法），與基站中的的多址干擾抑制方法有很大的差別。其中基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的解組合優(yōu)化問題當然可以適合多用戶檢測。多用戶檢測從本質(zhì)上看，是一個組合優(yōu)化問題。從結(jié)構(gòu)上來看，判決反饋法將多級型方法采用循環(huán)的方式一級來完成，通過對一級的多次循環(huán)，完成多級型相同的功能。判決反饋多用戶檢測算法，有與多級型算法類似的種類。當然，每一級各用戶還均可以采用去相關(guān)檢測、MMSE等算法，這時的性能會更好一些，但算法實現(xiàn)復雜度也更高一些。若每一級各用戶并行的采用匹配濾波器或相關(guān)器檢測，這就是傳統(tǒng)的并行干擾對消（parallelinterferencecancellation:PIC）算法。非線性多用戶檢測方法主要有多級型、判決反饋型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等幾種方法。為此Moshavi等人提出了矩陣求逆的多項式分解法，只取多項式的前幾項代替整個逆陣，從而化簡求逆的復雜度。當信噪比較大時，使用去相關(guān)法較好；當信噪比較小進，易于使用MMSE法。線性多用戶檢測算法主要包括去相關(guān)法（Decorrelator）和最小均方估計法（MMSE）。準最優(yōu)多用戶檢測可分為線性及非線性兩大類。最優(yōu)多用戶檢測法提供了性能改善的極限值。（1）最優(yōu)多用戶檢測法最優(yōu)多用戶檢測法，即最大似然序列估計（MLSE）方法，1986年由Verdu提出。由于基站知道所有用戶的特征碼(signaturesequence)，考慮到算法復雜度之后，基站中的多址干擾抑制方法選擇針對多用戶的多用戶檢測方法。從結(jié)構(gòu)上看，多用戶檢測又分為線性多用戶檢測及非線性多用戶檢測方法。在不同的準則下，多用戶檢測具有不同的分類方法。 多用戶檢測分類與算法研究多用戶檢測的基本原理是通過發(fā)送已知序列對信道進行估計，并測量各個用戶擴頻碼間的非正交性，用矩陣求逆或迭代法消除用戶之間的干擾，進而正確恢復所有用戶數(shù)據(jù)。由于信道的非正交性和不同用戶擴頻瑪字的非正交性，導致用戶間存在相互干擾，多用戶檢測的作用就是去除多用戶之間的相互干擾。在多徑衰落環(huán)境下，由于各個用戶之間所用的擴頻碼通常難以保持正交，因而造成多個用戶之間的相互干擾，并限制系統(tǒng)容量的提高。CDMA系統(tǒng)是一個多入多出（MIMO）系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)的單入單出（SISO）檢測方法，如匹配濾波器，不能充分利用用戶間的信息，而將多址干擾認為是高斯白噪聲。在蜂窩移動碼分多址通信中，干擾大概分為三種類型：加性白噪聲干擾、多徑干擾與多用戶間的多址干擾。多用戶檢測技術(shù)（Multiuser Detection, MUD）是根據(jù)經(jīng)典信息論的最佳聯(lián)合檢測理論提出的一種有效對抗多址干擾的先進技術(shù)。第二章 多用戶檢測 多用戶檢測的發(fā)展在移動通信的發(fā)展過程中，無線環(huán)境中的信號衰落與相互干擾一直是影響移動通信質(zhì)量的重要因素之一。這時，可以考慮加均衡器以使CP的長度適當減小，即通過增加系統(tǒng)的復雜性換取系統(tǒng)頻帶利用率的提高。在高度散射的信道中，信道記憶長度很長，循環(huán)前綴CP（Cyclic Prefix）的長度必須很長，才能夠使ISI盡量不出現(xiàn)。(5) 均衡在一般的衰落環(huán)境下，OFDM系統(tǒng)中均衡不是有效改善系統(tǒng)性能的方法。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際應(yīng)用。(4) 降低峰均功率比由于OFDM信號時域上表現(xiàn)為個正交子載波信號的疊加，當這個信號恰好均以峰值相加時，OFDM信號也將產(chǎn)生最大峰值，該峰值功率是平均功率的倍。但是，OFDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)卻為在子載波間進行編碼提供了機會，形成COFDM方式。實際應(yīng)用中，通常同時采用信道編碼和交織，進一步改善整個系統(tǒng)的性能。(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。二是既有較低的復雜度又有良好的導頻跟蹤能力的信道估計器的設(shè)計。(2) 信道估計在OFDM系統(tǒng)中，信道估計器的設(shè)計主要有兩個問題：一是導頻信息的選擇?；靖鶕?jù)各移動終端發(fā)來的子載波攜帶信息進行時域和頻域同步信息的提取，再由基站發(fā)回移動終端，以便讓移動終端進行同步。在下行鏈路中，基站向各個移動終端廣播式發(fā)同步信號，所以，下行鏈路同步相對簡單，較易實現(xiàn)。 OFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)下一代移動通信系統(tǒng)有關(guān)的OFDM系統(tǒng)關(guān)鍵系統(tǒng)技術(shù)有：(1) 時域和頻域同步OFDM系統(tǒng)對定時和頻率偏移敏感，特別是實際應(yīng)用中可能與FDMA、TDMA和CDMA等多址方式結(jié)合使用時，時域和頻率同步顯得尤為重要。多載波系統(tǒng)的輸出是多個子信道信號的疊加，因此如果多個信號的相位一致時，所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠遠高于信號的平均功率，導致出現(xiàn)較大的峰值平均功率比（PAPR：PeaktoAverage power Ratio）。由于無線信道的時變性，在傳輸過程中出現(xiàn)無線信號的頻譜偏移，或發(fā)射機與接收機本地振蕩器之間存在的頻率偏差，都會使OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞，導致子信道的信號相互干擾（ICI）,這種對頻率偏差的敏感是OFDM系統(tǒng)的主要缺點之一。但是OFDM系統(tǒng)內(nèi)由于存在有多個正交的子載波，而且其輸出信號是多個子信道的疊加，因此與單載波系統(tǒng)相比，存在如下缺點：(1) 易受頻率偏差的影響。(4) 無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般存在非對稱性，即下行鏈路中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量要大于上行鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸量，這就要求物理層支持非對稱高速率數(shù)據(jù)傳輸，OFDM系統(tǒng)可以通過使用不同數(shù)量的子信道來實現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率。對于N很大的系統(tǒng)中，可以通過采用快速傅立葉(FFT)來實現(xiàn)。當子載波個數(shù)很大時,系統(tǒng)的頻譜利用率趨于2 B/Hz。(2) 傳統(tǒng)的頻分多路傳輸方法，將頻帶分為若干個不相交的子頻帶來傳輸并行數(shù)據(jù)流，子信道之間要保留足夠的保護頻帶。與調(diào)制相對應(yīng)，要除以歸一化系數(shù)。（2）解調(diào)由于在通信系統(tǒng)中存在噪聲等干擾的影響，故信息在傳輸過程中會產(chǎn)生失真，解調(diào)接收就要求最大可能的減少誤差。為了所有的映射點有相同的平均功率，輸出要進行歸一化，所以對應(yīng)BPSK、QPSK、16QAM和64QAM，分別乘以歸一化系數(shù)1，, , 。調(diào)制方法如下：首先，把輸入的二進制序列分成長度為＝1，2，4，6的組，分別對應(yīng)BPSK, QPSK,16QAM和64QAM。調(diào)制方式的選擇根據(jù)SIGNAL中的RATE及速率來決定。圖 15 加入保護間隔，利用IDFT/DFT實施的OFDM系統(tǒng)框圖通過適當選擇子載波個數(shù)，可以使信道響應(yīng)平坦，插入保護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和多徑帶來的ICI的影響。但由于插入保護間隔可以消除ISI和多徑所造成的ICI的影響，因此這個代價是值得的。但是帶來的信息速率損失達20％。同時，由于OFDM延時副本內(nèi)所包含的子載波的周期個數(shù)也為整數(shù)，時延信號就不會在解調(diào)過程中產(chǎn)生ICI。因此將一個符號的尾端復制并補充到起始點增加了符號時間的長度，圖14顯示了保護間隔的插入。正是因為這種低符號速率使OFDM系統(tǒng)可以自然地抵抗多徑傳播導致的符號間干擾（ISI），另外，通過在每個符號的起始位置增加保護間隔可以進一步抵制ISI，還可以減少在接收端的定時偏移錯誤。圖 13 多徑情況下，空閑保護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信號的符號速率將遠遠低于單載波的傳輸模式。從圖中可以看到，由于在FFT運算時間長度內(nèi)，第一子載波和第二子載波之間的周期個數(shù)之差不再是整數(shù)，所以當接收機試圖對第一子載波進行解調(diào)時，第二子載波會對第一子載波造成干擾。這種效應(yīng)可見圖14。在這段保護間隔內(nèi)可以不插任何信號，即是一段空白的傳輸時段。通過把輸入數(shù)據(jù)流串并變換到個并行的子信道中，使得每一個調(diào)制子載波的數(shù)據(jù)周期可以擴大為原始數(shù)據(jù)符號周期的倍，因此時延擴展與符號周期的數(shù)值比也同樣降低倍。對于子載波數(shù)量非常大的OFDM系統(tǒng)來說，可以進一步采用基4的IFFT算法來實施傅立葉變換。點IDFT運算需要實施次的復數(shù)乘法，而IFFT可以顯著的降低運算的復雜度。其中每個IDFT輸出的數(shù)據(jù)符號都是由所有子載波信號經(jīng)過疊加而生成的，即對連續(xù)的多個經(jīng)過調(diào)制的子載波的疊加信號進行抽樣得到的。同樣在接收端，為了恢復出原始的數(shù)據(jù)符號，可以對進行逆變換 ，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來代替。對于比較大的系統(tǒng)來說，OFDM復等效基帶信號可以采用離散傅立葉逆變換（IDFT）方法來實現(xiàn)。由DFT的定義，時間上波形連續(xù)重復，因此導致頻域上頻譜的連續(xù)重復。大多數(shù)信號處理使用離散傅立葉變換（DFT）。當信號獨立于系統(tǒng)時，F(xiàn)FT變換和IFFT變換可以被交替使用。 接收端進行發(fā)送端相反的操作，將RF信號與基帶信號進行混頻處理，并用FFT變換分解頻域信號，子載波的幅度和相位被采集出來并轉(zhuǎn)換回數(shù)字信號。由于FFT操作類似于IFFT，因此發(fā)射機和接收機可以使用同一硬件設(shè)備。IFFT變換與IDFT變換的作用相同，只是有更高的計算效率，所以適用于所有的應(yīng)用系統(tǒng)。圖12為OFDM系統(tǒng)收發(fā)端的典型框圖。 OFDM的基本原理 OFDM的產(chǎn)生和發(fā)展OFDM的思想早在60年代就已經(jīng)提出，由于使用模擬濾波器實現(xiàn)起來的系統(tǒng)復雜度較高，所以一直沒有發(fā)展起來；70年代，（DFT）實現(xiàn)多載波調(diào)制，為OFDM的實用化奠定了理論基礎(chǔ)；80年代。選擇OFDM的一個主要原因在于該系統(tǒng)能夠很好地對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾。正交頻分復用是對多載波調(diào)制（MCM：MultiCarrier Modulation）的一種改進。圖 11 FDM與OFDM帶寬利用率的比較正交頻分復用（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)，也可以被當作一種復用技術(shù)。1971年，Weinstein及Ebert等將DFT應(yīng)用在多載波傳輸系統(tǒng)中，從而很方便地實現(xiàn)了多路信號的復合和分解。第二：對傳統(tǒng)的頻分復用（FDM）系統(tǒng)而言，傳播的信號需要在兩個信道之間存在較大的頻率間隔即保護帶寬來防止干擾，這降低了全部的頻譜利用率；然而應(yīng)用OFDM的子載波正交復用技術(shù)大大減少了保護帶寬，提高了頻譜利用率，如圖11。OFDM與FDM的主要差別為以下幾方面：第一：在常規(guī)的廣播系統(tǒng)中，每一個無線站在不同的頻率上發(fā)送信號，有效的運用FDM來保證每個站點的分隔，廣播系統(tǒng)中的每一個站點沒有任何的同位或同步；但使用OFDM傳播技術(shù)，如DAB，從多個無線站來的信息信號被組合成一個單獨的復用數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)是由多個子載波密集打包組成，然后將在OFDM體系中傳輸，在OFDM信號內(nèi)的所有子載波都是在時間和頻率上同步的，使子載波之間的干擾被嚴格控制。1999年IEEE802．11a通過了一個5GHz的無線局域網(wǎng)標準，其中OFDM調(diào)制技術(shù)被采用并作為它的物理層標準。近年來，由于DSP（digital signal processing）技術(shù)的飛速發(fā)展，OFDM作為一種可以有效對抗ISI的高速傳輸技術(shù)，引起了廣泛關(guān)注。但這種多載波傳輸技術(shù)在雙向無線數(shù)據(jù)方面的應(yīng)用卻是近十年來的新趨勢。因此，人們開始關(guān)注正交頻分復用（OFDM）系統(tǒng)，希望通過這種方法來解決高速信息流在無線信道中的傳輸問題，從而可以滿足帶寬要求更高的多種多媒體業(yè)務(wù)和更快的網(wǎng)絡(luò)瀏覽速度。保證相同帶寬的前提下，高速數(shù)據(jù)流所使用的擴頻增益就不能太高，這樣就大大限制了CDMA系統(tǒng)噪聲平均的優(yōu)點，從而使得系統(tǒng)的軟容量受到一定的影響，如果