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文檔簡介
1、為適應(yīng)經(jīng)濟社會高速發(fā)展的需要,未來移動通信系統(tǒng)要求能夠支持高達(dá)每秒千兆比特的高速分組數(shù)據(jù)傳輸。使用無線中繼技術(shù)可較好地彌補高頻段、大帶寬條件下移動信號覆蓋不足的問題,提高移動通信系統(tǒng)的系統(tǒng)容量、覆蓋范圍和傳輸可靠性。如何在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進一步提高無線中繼傳輸?shù)挠行院涂煽啃裕钱?dāng)前無線中繼技術(shù)研究中的核心問題。本論文將以此為基本著眼點,為無線中繼系統(tǒng)引入軟信息的處理方法,并展開相關(guān)理論和技術(shù)研究。
首先,為雙向無線中繼系統(tǒng)設(shè)計
2、了一種新穎的軟信息網(wǎng)絡(luò)編碼方法并對其性能進行研究。針對BPSK調(diào)制方式,推導(dǎo)出代表軟信息的后驗對數(shù)似然比的計算公式,揭示出軟信息的物理意義。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼的基礎(chǔ)上,提出將兩個信源的軟信息進行合并、壓縮、轉(zhuǎn)發(fā)的軟信息網(wǎng)絡(luò)編碼方法,在避免硬解碼的同時也抑制了噪聲。提出軟信息網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼方法,用簡單的變換將不同路徑的軟信息合并,顯著降低了解碼的復(fù)雜度。針對軟信息網(wǎng)絡(luò)編碼方式在雙向中繼系統(tǒng)中的應(yīng)用,推導(dǎo)出雙向最大可達(dá)速率的計算公式,并分別推導(dǎo)
3、出其上界、下界、以及達(dá)到上界的條件。在此基礎(chǔ)上,針對QPSK和MSK調(diào)制方式,提出軟信息網(wǎng)絡(luò)編碼的實現(xiàn)方法。仿真結(jié)果證實了軟信息網(wǎng)絡(luò)編碼的最大可達(dá)速率、誤碼率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼,并且能夠降低中繼節(jié)點的發(fā)送功率,以減小中繼信道對網(wǎng)絡(luò)中其它信道的干擾。
然后,研究了將軟信息中繼方式擴展到任意高階調(diào)制和共享中繼系統(tǒng)中的方法。通過對高階調(diào)制的星座圖進行子集的劃分,提出廣義對數(shù)似然比的概念,并推導(dǎo)出它的計算公式。以四節(jié)點和五節(jié)點的共享
4、中繼系統(tǒng)為研究對象,提出使用廣義對數(shù)似然比對高階調(diào)制信號的軟信息進行合并、壓縮、轉(zhuǎn)發(fā)的方法。針對高階調(diào)制信號的解調(diào),提出最大似然星座點的概念,以及新的軟信息解調(diào)方式,即在廣義對數(shù)似然比的基礎(chǔ)上結(jié)合各子集的最大似然星座點進行解調(diào)。研究了星座圖的子集劃分方式對系統(tǒng)性能的影響,得到不同調(diào)制方式下的最佳子集劃分方式。仿真結(jié)果驗證了軟信息中繼方式相對于傳統(tǒng)中繼方式的優(yōu)勢以及正確劃分星座圖子集的必要性。
進一步,研究了多跳中繼系統(tǒng)中的軟信
5、息中繼方式,得到不同條件下軟信息的計算和處理方法。針對多跳中繼系統(tǒng)中的傳統(tǒng)中繼方式對信源軟信息的劣化作用,推導(dǎo)出信源信號連續(xù)經(jīng)過多個放大-轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點或者多個解碼-轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點后,在接收端得到的后驗對數(shù)似然比的計算公式。分別針對信源-信宿間具有唯一路由、多條路由的情況,提出將軟信息進行合并、中繼、解碼的方法,并推導(dǎo)出信源信號連續(xù)經(jīng)過多個軟信息中繼節(jié)點后,所得的后驗對數(shù)似然比的計算公式。針對與多跳中繼系統(tǒng)類似的多播網(wǎng)絡(luò),設(shè)計出將軟信息進行
6、合并、壓縮、轉(zhuǎn)發(fā)、解碼的方法。仿真結(jié)果證實了軟信息中繼方式可以減小所有中繼節(jié)點的平均發(fā)射功率,而達(dá)到與傳統(tǒng)中繼方式幾乎相同的誤碼性能,并且使用常數(shù)替代軟信息估計誤差的方差后,軟信息中繼方式依然有著非常良好的性能。
最后,研究了三跳協(xié)同分集系統(tǒng)中同時運用分布式空時編碼與軟信息中繼的協(xié)同方式,著重分析了這種協(xié)同方式對于改善誤碼性能的作用。針對單天線節(jié)點構(gòu)成的協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò),提出利用網(wǎng)絡(luò)中的空閑節(jié)點作為協(xié)同節(jié)點,構(gòu)成虛擬MIMO系統(tǒng)以
7、提高點對點傳輸性能的三跳協(xié)同分集系統(tǒng)。針對單個協(xié)同節(jié)點的情形,推導(dǎo)出使用Alamouti空時碼進行傳輸時使信宿端接收信噪比最大化的條件,并得到了誤碼率的表達(dá)式。針對多個協(xié)同節(jié)點的情形,提出使用復(fù)正交空時編碼矩陣進行分布式協(xié)同傳輸?shù)姆椒āa槍f(xié)同節(jié)點數(shù)量不可知、協(xié)同節(jié)點的移動性導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變的情形,提出隨機化的空時編碼方法,給出了可以獲得最大分集度的信號傳輸、處理方法。仿真結(jié)果表明,在三跳協(xié)同分集系統(tǒng)中,協(xié)同節(jié)點僅使用一小部分功率就可以
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