交织多址技术IDMA中交织器的设计与系统性能研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文交织多址技术（IDMA）中交织器的设计与系统性能研究姓名：李柏毅申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：朱光喜20080526华中科技大学硕士学位论文 I摘 要 近年来，随着移动通信业务的蓬勃发展，人们对移动通信业务的需求越来越大，因此超三代移动通信(Beyond 3G，B3G)的技术也成为人们关注的焦点多址技术乃是移动通信关键技术之一，其核心是建立一种为不同用户分配不同信道的方法，并允许任何用户使用系统中的任一电路，而不会产生相互干扰在各种多址技术中，交织多址技术(IDMA)是由香港城市大学的李平(Ping Li)教授所主持的团队进行研究、推广主要是在码分多址(CDMA)的基础上建立一种通过码片级交织图案来区分用户的方法IDMA 系统具有低复杂性与高精确性的特点，但也存在一些需克服的问题，其中之一就是交织器的实现交织器是系统中一个重要的组成部件，对每一个用户而言交织器都需要是唯一且具有一定的长度，因此如何通过空中接口实现基站对终端的分配成为一个研究的方向一般而言，交织器都是采取随机交织器，然而传统随机交织器需要耗费大量的带宽来传递每个用户的交织图案，这对有限的无线带宽资源而言是个很大的缺点。

本论文主要针对 IDMA 中的交织器与许多影响系统的重要参数进行研究目标是: 一、设计合适的交织器，既可以不影响比特误码率(BER)，又可以有效的降低传送时耗费的带宽二、有效控制各种系统参数以最优化系统性能因此，本文首先介绍交织器基本理论及国内外现有交织器研究情形接着，介绍各种多址系统并给予 IDMA 的基本模型、理论及其中的关键技术之后，通过对交织器的研究来改进交织器的设计实现了伪随机序列的巢状交织器的仿真，并在这个基础上，设计了基于第三代合作组织计划(3GPP)的巢状交织器与基于伪随机序列的随机循环移位交织器这三个交织器的误码率都与传统随机交织器相当，但能有效的节省传送所需的带宽最后，文末将对交织器的各种参数进行比较、仿真以分析系统性能，并提出结论、未来研究方向 关键词：超三代移动通信；交织多址；交织器; 第三代合作组织计划 华中科技大学硕士学位论文 IIAbstract In recent years, with the vigorous development of wireless communication industry, there are greater demands for the service of wireless communication which lead to be the concerned focus on the “ Beyond Third Generation wireless communication (B3G). One of the critical techniques in wireless communication is multiple access which makes a method to distribute different channels to different users and permits any subscriber to use any circuit in the system without interference. Among all kinds of MA technique, interleave- division multiple- access (IDMA) was studied and popularized by the team of Prof. Ping Li, City University of Hong Kong for the past few years. IDMA uses chip by chip interleaver to separate users in the basis of CDMA. IDMA has the characteristics of low complexity and high precision. However, it still contains some problems such as the practice of interleaver. Interleavers which are unique to each subscriber with required length are important equipments in IDMA system. Hence, the way to practice the distribution from base station to mobile station through air interference is a direction of research. Generally speaking, people use traditional random interleaver which costs a lot of bandwidth to transmit the whole interleaver matrix of each user. Our research in this paper focuses on the interleavers and some important parameters in IDMA system. The objectives are as follows, first, we need to design proper interleavers which would not reduce the BER but effectively save the bandwidth in transition. Second, we need to control the parameters effectively to optimize the system. In this paper we first introduce the basic theory of interleaver and the research situation at home and abroad. Then we briefly introduce all kinds of MA techniques and give the basic system model, theory, and key technique of IDMA. Later, through the research of interleaver we realize the simulation of the nested interleavers based on pseudo- random noise sequence. In the base of it, we design the nested interleavers based on 3GPP and the 华中科技大学硕士学位论文 IIIrandom cyclically shifted interleavers based on pseudo- random noise sequence. The BER of three interleavers is almost the same as traditional interleaver. But it can save the bandwidth of transmitting interleavers. Finally, we will analyze and compare the arguments of interleave to help us practice the system. In the last part, we give some conclusion and future development. Key words: Beyond 3G (B3G); IDMA; Interleaver ; 3GPP 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 本论文属于 （请在以上方框内打“ v” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 保密□，在 年解密后适用本授权书 不保密□ 华中科技大学硕士学位论文 11 绪论 1.1 引言 2006 年 10 月 31 日在上海构建了首个基于分布式无线网络、具有超三代移动通信基本特征的现场试验系统已正式通过了验收这个项目是 863 计划中通信主题的重大项目“未来无线通信通用环境(FuTURE)研究” ，其主要目标是面向未来 10 年无线通信领域的发展趋势与需求，研究 B3G/4G 新一代蜂窝通信空中接口技术，建立相关关键技术验证系统，支持面向未来的无线通信新业务，并全面推进国际合作。

在 FuTURE863 研究中为了解决小区划分与配置问题，也引入了基于交织多址（IDMA）技术，以提高蜂窝系统的频谱使用效率为了在相同时间、相同频率条件下传输不同小区的承载信息，IDMA 技术对不同的基站小区引入不同的时域交织图案，从而取代传统的基于扰码图案的基站同频小区划分与配置方案IDMA 其实现复杂度与传统的扰码技术基本相当如进一步引入多小区交织干扰抵消技术，则系统性能可以较传统的扰码技术有较大程度的提高考虑到相邻小区的数目较为有限，由此引入的计算复杂度的增加是相对较为有限的 目前处于主流地位的直接序列扩频 CDMA(DS- CDMA)系统中，交织器置于扩频器前， 对信道编码符号进行交织[1, 2]， 其目的是为了防止某一段数据被突发噪声破坏，用户之间用不同的扩频码加以识别，实现多用户同时同频通信在实际应用中由于扩频码序列很难做到完全正交，同时用户之间也难以实现严格同步，由此带来的多址干扰(Multiple Access Interference ,MAI)往往是影响接收性能和系统容量的主要因素， 并没有完全发挥出 CDMA 在容量上的潜在优势 文献[3]指出 IDMA 是把交织器放在扩频器之后，对扩频之后的码片进行交织，从而降低多径衰落环境中的码间干扰(ISI)。

IDMA 以非常低的译码代价支持相当多的用户与常见 DS- CDMA 系统不同的是，此时所有用户采用同一扩频序列，但通过不同交织方案来识别用户由此可知，交织技术在 IDMA 中是一个重要的关键，本文也将交织器的设计作为主要研究方向 华中科技大学硕士学位论文 21.2 交织器基本理论 交织是在各种通信系统中进行标准数据处理而采用的一种技术[4, 5]，从其本质上说来交织器就是一种实现最大限度的改变信息结构而不改变信息内容的器件传统上对交织器的使用乃是使信道传输过程中所突发产生集中的错误最大限度的分散化、不规则化，以最小化信道传输过程中所突发产生的错误影响 假定X是一个信息序列，k时刻从交织器输出的第k个信息位对应于输入的。