增强型多载波的信道估计及接入技术研究

作     者：袁航 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡苏

授予年度：2016年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：滤波器组多载波系统 LTE 多输入多输出 信道估计 随机接入 

摘      要：基于添加循环前缀的正交频复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Cyclic Prefix,CP-OFDM)使用循环前缀(Cyclic Prefix,CP)来完全消除符号间干扰(Inter Symbol Interference,ISI),但是CP的使用浪费了大量的时频资源。基于滤波器组多载波系统(Filter Bank-based Multicarrier,FBMC)由于其高频谱效率以及原型滤波器时频聚焦带来的对抗ISI的鲁棒性受到广泛的关注。然而FBMC系统只满足实数域正交条件,因此CP-OFDM中的信道估计技术不能直接应用于该系统。针对FBMC系统的信道估计,本文进行了全面的研究,并提出了相应的改进算法。第三代移动通信长期演进(3GPP Long Term Evolution,3G LTE)上行链路的随机接入检测方法对移动台所能承受的最大多普勒频移有一定限制,因此本文针对高速运动这一特定场景,重新设计了前导序列以及随机接入检测方法来满足实际需求。首先,本文研究了FBMC系统已有的信道估计算法,并通过分析FBMC系统导频通过信道后受到干扰的特性,针对块状导频以及散状导频结构分别提出了一种基于辅助导频的结构以及一种基于导频组合的结构。而对于多输入多输出系统(Multiple-input Multiple-output,MIMO)与FBMC系统相结合的MIMO-FBMC系统,本文提出了一种基于复数序列拆分的的策略将正交序列用于信道估计。其次,本文研究了高速场景下的LTE上行链路的随机接入多用户检测算法。物理随机接入信道(Physical Random Access Channel,PRACH)使用Zadoff-Chu(ZC)序列作前导序列。接收端通过本地的ZC序列与接收信号进行相关运算后的相关峰峰值位置来判断哪些用户接入了系统。然而在高速场景中,多普勒频移会对前导序列的相关峰造成偏移使得系统的虚警概率升高。针对这一问题本文提出通过特定的方式生成ZC序列的根序列号,接着在接收端动态地设置搜索窗的范围来完成最终的随机接入多用户检测。高数据传输率需要频谱效率更高效的物理层空口技术,高速场景下的通信中也需要保持良好的信号连接状态。因此本文相应关键技术的研究分析是必要的。