小波包分复用论文：基于小波包分复用技术的多载波通信系统研究

小波包分复用论文：基于小波包分复用技术的多载波通信系统研究【中文摘要】随着3G通信技术日渐成熟并步入商业化运营,下一代无线通信系统的研制已经被提上议事日程。多载波通信与先进调制技术的结合,以其较高的频谱利用率,良好的抗衰落能力,被认为是下一代无线通信系统中的核心技术。小波包分复用技术不仅具有良好的抗码间干扰、载波间干扰的能力,且相比OFDM技术具备更佳的信道适应能力,成为近一段时间研究的热点。然而,峰均功率比较高、子载波基的选择以及最优基选取方法较复杂等难题一直制约着小波包分复用技术的进一步发展与应用。本文则针对上述问题,进行了深入而细致的研究。全文首先概括并阐述了多载波调制与小波包分复用技术的研究现状及发展前景,介绍了时频分析与小波包理论,并以此为基础,分析了在多径衰落信道模型下,子载波基的选取对系统抗干扰性能的影响。给出了频率弥散信道中子载波基的选取原则,提出以小波包函数替代传统OFDM技术中所采用的正弦基作为子载波基进行传输,利用小波包函数良好的自正交性与互正交性,来获取更优的抗噪声与抗干扰性能。实验结果验证了本方法的可行性与有效性。接着分析了小波包基的构成原则与选择方法,针对多载波通信系统的性能要求,选取ICI与ISI联合功率及峰均功率比作为度量准则,并将子载波数目作为搜索约束条件,提出了一种基于根节点逐级向下按二进支路分解,利用度量准则函数决定父子节点间取舍的最优基搜索算法,并解决了约束条件下的最优基输出问题。最后在4径Rayleigh衰落信道模型下的仿真结果表明:该算法的运算速度优于现有的两种算法,且采用最优基结构的系统比全分解结构的系统性能提升约20%。最后,总结了全文的主要工作,指出了本文研究的局限性与不足之处,展望了小波包分复用技术及多载波通信技术的未来发展趋势。【英文摘要】Withthematurityof3Gcommunicationtechnologyandalreadyintocommercialoperation,thedevelopmentofnextgenerationwirelesscommunicationsystemshavebeenputontheagenda.Advancedmodulationcombinedwithmulti-carriercommunication,withitshighspectralefficiency,goodanti-fadingability,isconsideredasthekeytechnologyinnext-generationwirelesscommunicationsystem.Waveletpacketdivisionmultiplexingdoesnotonlyhavegoodanti-ISI,ICIability,butalsohasbetterabilityofadaptingtothechannelthanOFDMtechnology.However,difficultiesinhighpeaktoaveragepowerratio,sub-carrierbasesselectionandoptimalbasisselectionhasrestrictedthefurtherdevelopmentandapplicationofwaveletpacketdivisionmultiplexing.Thisthesiswilladdresstheaboveissues,andprocessdeepandmeticulousresearch.Thisthesisfirstsummarizedanddescribedthecurrentstatueandfutureprospectsofmulti-carriermodulationandwaveletpacketdivisionmultiplexing,introducesthetime-frequencyanalysisandwaveletpackettheory.Basedonthat,thisthesisanalysedtheanti-interferenceperformance.ofdifferentsub-carrierbasesinmulti-pathfadingchannel,andgiventheselectionprincipleofsub-carrierbasesinfrequencydispersionchannel,waveletpacketfunctionisproposedtoreplacethetraditionalsine-baseusedinOFDMtechnologyfortransmission,usingitsselfandcrossorthogonalitytoobtainbetterperformanceagainstnoiseandinterference.Experimentalresultsdemonstratethefeasibilityandeffectivenessofthismethod.Inthefollowingpart,analyzedthecompositionandselectionprincipleofwaveletpacketbasis,andanovelsearchalgorithmforwaveletpacketbasiswasproposed.Thisalgorithmdecomposesthewholewaveletpacketlibraryfromtoptobottombyitsbinarybranch,useICIandISIintegratedpowerandPeaktoAveragePowerRatio(PAPR)forcompetitivedecisiontoselectoptimalbasis.Finallythealgorithmwastestedin4-pathRayleighfadingchannel.Simulationresultsindicatedthat:theoperationspeedofthealgorithmisbetterthantwoexistingalgorithms,andtheoutputoftheoptimalbasisstructuregainabout20%performanceincreasethanfulldecomposedstructure.Finalchapteristhesummaryofthemainworkandfuturetrendofthewaveletpacketdivisionmultiplexingandmulti-carriercommunicationtechnology.【关键词】小波包分复用多载波通信子载波基最优基峰均功率比正交频分复用【英文关键词】WaveletpacketdivisionmultiplexingMulti-carriercommunicationSub-carrierbasisOptimalbasispeaktoAveragepowerratioOrthogonalfrequencydivisionmultiplexing【目录】基于小波包分复用技术的多载波通信系统研究摘要4-5ABSTRACT5第一章绪论8-141.1引言8-91.2研究背景及现状9-121.2.1多载波调制技术9-111.2.2小波包分复用技术11-121.3本文的主要内容及结构12-14第二章多载波调制系统14-202.1单载波调制142.2多载波调制14-162.2.1多载波调制的原理14-152.2.2多载波调制系统的优缺点15-162.3多载波调制系统的实现16-192.3.1MC-CDMA系统16-172.3.2OFDM系统17-182.3.3WPDM系统18-192.4本章小结19-20第三章小波理论与小波包分复用20-303.1时频分析与小波理论20-253.1.1Fourier变换20-213.1.2Gabor变换213.1.3小波变换21-243.1.4小波包变换24-253.2小波包分复用系统25-293.2.1小波包分复用系统的原理与结构25-283.2.2WDPM的特点与优势28-293.3本章小结29-30第四章多载波通信系统中子载波基的选取30-404.1引言30-314.2无线通信信道31-344.2.1无线传播环境的多样性与多径性31-324.2.2无线信道中的衰落类型32-334.2.3无线信道模型33-344.3子载波基的优化选取34-374.3.1问题的提出34-354.3.2信道干扰的理论分析35-364.3.3子载波基的优化选取36-374.4仿真分析与结论37-384.5本章小结38-40第五章小波包分复用系统中的最优小波包基选择40-515.1引言40-415.2最优小波包基的定义41-425.3现有的最优基选取方法42-455.3.1最优基搜索算法42-435.3.2穷举算法43-455.4快速自适应最优小波包基搜索算法45-475.4.1代价函数的选取455.4.2算法思想与步骤45-475.5仿真与分析47-505.5.1运算复杂度分析475.5.2输出最优基的性能分析47-505.6本章小结50-51第六章总结与展望51-536.1全文总结51-526.2展望52-53致谢53-54参考文献54-58个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果58-59