寬帶無線通信迭代接收技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信系統(tǒng)寬帶化需求的增加,多載波傳輸技術(shù)和多天線MIMO傳輸技術(shù)得到廣泛研究和應(yīng)用,以顯著提供無線通信系統(tǒng)的傳輸速率、頻譜效率、功率效率及傳輸?shù)目煽啃?。迭代接收機(jī)是提高無線通信系統(tǒng)接收性能、逼近信道容量的有效方法,得到研究者們廣泛的關(guān)注。本文研究寬帶無線通信系統(tǒng)中的迭代接收技術(shù)。
　　 首先,針對(duì)傳統(tǒng)迭代檢測(cè)譯碼接收機(jī)存在的復(fù)雜度高、時(shí)延大等問題,研究了迭代接收機(jī)的因子圖分析及并發(fā)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。以Turbo和LDPC編碼MI

2、MO-OFDM系統(tǒng)為例,通過接收機(jī)的因子圖分析,給出了接收機(jī)各個(gè)軟信息處理單元之間連接關(guān)系和軟信息交換的基本原理,提出了因子圖上新的軟信息傳遞和交換方式,進(jìn)而提出了雙渦輪實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),并在復(fù)雜度和時(shí)延兩個(gè)方面與傳統(tǒng)串行結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較。在雙渦輪實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中,檢測(cè)器和譯碼器并發(fā)工作,且在檢測(cè)器和譯碼器之間,以及譯碼器內(nèi)部不同軟信息處理單元之間均進(jìn)行實(shí)時(shí)地軟信息交換。通過計(jì)算機(jī)仿真,驗(yàn)證了所提出的雙渦輪迭代接收實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)低復(fù)雜度低處理延時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。

3、r>　　 然后,研究了低復(fù)雜度軟輸入軟輸出檢測(cè)理論方法,將待檢測(cè)信號(hào)分成最大后驗(yàn)概率判決組和高斯干擾組,提出了典型軟輸入軟輸出檢測(cè)器的統(tǒng)一模型,即線性預(yù)濾波后進(jìn)行最大后驗(yàn)概率檢測(cè),推導(dǎo)了最優(yōu)線性預(yù)濾波的充要條件,進(jìn)而提出了低復(fù)雜度的基于匹配濾波的次優(yōu)預(yù)濾波方法。將線性預(yù)濾波檢測(cè)模型應(yīng)用到MIMO多載波系統(tǒng)中,設(shè)計(jì)了低復(fù)雜度的頻域檢測(cè)器。將線性預(yù)濾波檢測(cè)模型應(yīng)用到MIMO單載波系統(tǒng)中,采用不同的準(zhǔn)則處理時(shí)間域的干擾信號(hào)和空間域的干擾信號(hào)

4、,提出了幾種空時(shí)級(jí)聯(lián)的時(shí)域檢測(cè)方法,降低檢測(cè)器的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。此外,提出了軟解調(diào)的查表實(shí)現(xiàn)方法,具有低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度及靈活實(shí)現(xiàn)不同調(diào)制方式解調(diào)的優(yōu)點(diǎn),并針對(duì)較為常用的格雷映射,提出了線性復(fù)雜度的軟調(diào)制方式。通過計(jì)算機(jī)仿真,驗(yàn)證了所提低復(fù)雜度檢測(cè)算法的有效性。
　　 接著,研究了頻域交織DFT擴(kuò)展OFDM傳輸方法。從能量擴(kuò)展變換的定義和基本原理,提出了頻域交織DFT擴(kuò)展OFDM發(fā)送方法,證明了頻域交織DFT擴(kuò)展OFDM發(fā)送端的預(yù)處理矩陣

5、具有理想的時(shí)域擴(kuò)展特性和頻域擴(kuò)展特性。針對(duì)該發(fā)送方法,提出了基于匹配濾波的硬判決迭代檢測(cè)方法,并且通過性能分析說明了其在高信噪比下的性能能夠逼近匹配濾波界,推導(dǎo)了適用于迭代檢測(cè)譯碼接收機(jī)的軟輸入軟輸出最小均方誤差(MMSE)檢測(cè),通過分析說明了在使用迭代接收機(jī)的情況下,所提出的頻域交織DFT擴(kuò)展OFDM傳輸方法能夠獲得比傳統(tǒng)DFT擴(kuò)展OFDM更好的差錯(cuò)性能。通過計(jì)算機(jī)仿真,驗(yàn)證了所提出傳輸方法的有效性。
　　 最后,研究了CP-

6、OQAM-OFDM系統(tǒng)及其在SC-FDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用。從傳統(tǒng)的OQAM-OFDM系統(tǒng)出發(fā),通過引入CP,提出了CP-OQAM-OFDM傳輸方法。在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了所提出CP-OQAM-OFDM傳輸方法在傳統(tǒng)OFDM框架下的實(shí)現(xiàn)過程,并且推導(dǎo)了子帶濾波器所需滿足的精確恢復(fù)條件。將所提出CP-OQAM-OFDM傳輸方法應(yīng)用于SC-FDMA系統(tǒng)中,設(shè)計(jì)了低發(fā)送信號(hào)包絡(luò)波動(dòng)的SC-FDMA發(fā)送方法,并且針對(duì)該發(fā)送方法,提出了適合迭代檢測(cè)譯碼接