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【作 者】
赵宏杰
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【学位年度】2014
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【学位授予单位】北京理工大学
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【导师姓名】匡镜明
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【 关键词 】因子图和积算法迭代处理消息传递相位噪声载波同步信道估计均衡协作分集分布式迭代接收机
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【摘 要】
下一代宽带无线通信系统要求通信设备能够在低信噪比与快速移动的条件下，实现可靠的大容量数据传输。低信噪比与高速传输对最佳接收机的设计与实现提出了很多新的挑战。迭代信号处理技术能够在合理的复杂度下有效地提高无线通信接收机的性能，然而一直以来缺乏严谨和统一的数学研究方法。本文基于新颖的因子图数学框架，对无线接收机中的迭代时变参量估计与信号检测算法进行了系统和深入地研究，在载波同步、信道估计、均衡与分布式多用户检测几个方面均获得了突破。论文的主要贡献和创新性的研究成果分为以下四个方面：1.提出了时变相位...
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下一代宽带无线通信系统要求通信设备能够在低信噪比与快速移动的条件下，实现可靠的大容量数据传输。低信噪比与高速传输对最佳接收机的设计与实现提出了很多新的挑战。迭代信号处理技术能够在合理的复杂度下有效地提高无线通信接收机的性能，然而一直以来缺乏严谨和统一的数学研究方法。本文基于新颖的因子图数学框架，对无线接收机中的迭代时变参量估计与信号检测算法进行了系统和深入地研究，在载波同步、信道估计、均衡与分布式多用户检测几个方面均获得了突破。论文的主要贡献和创新性的研究成果分为以下四个方面：1.提出了时变相位噪声环境下存在未知参量时基于因子图的联合迭代载波同步与译码算法。在理想载波频率同步下，通过将连续变量直接离散化与Tikhonov参数化相结合，提出了一种适于未知信噪比环境的扩展Tikhonov参数化迭代消息传递算法，实现了联合信噪比估计、载波相位同步与译码。在非理想载波频率同步下，通过在连续消息处理中引入粒子滤波与粒子群优化算法，设计了一种基于联合粒子群优化粒子滤波与Tikhonov参数化的迭代消息传递算法，在系统存在载波频偏时实现了联合迭代载波频率、相位同步与信号检测，并通过粒子群优化提高了粒子滤波对未知频偏后验分布的近似精度，解决了算法中固有的粒子退化与贫化问题。2.提出了频率平坦-时间选择性衰落信道下基于因子图的迭代信道估计与译码算法。在理想载波同步下，通过高斯参数化对时变信道系数的连续概率密度函数进行近似，提出了一种联合信道估计与译码的迭代消息传递算法，在降低了迭代接收机实现复杂度的同时，获得了优于传统信道估计算法的误码性能。在接收机存在载波频偏的情况下，通过采用粒子滤波对消息更新中频偏变量引入的额外积分式进行近似，提出了一种联合载波同步、信道估计与译码的迭代消息传递算法，通过在因子图不同模块间的软信息交换，明显地改善了载波频偏对信道估计性能的影响，从而提高了接收机在非理想载波同步下的信号检测性能。3.建立了时变频率选择性衰落信道下基于因子图的迭代接收机统一结构，并基于该结构提出了一种联合信道估计、均衡与译码的低复杂度迭代消息传递算法。针对Turbo均衡的特点，分析了符号间干扰信道下联合后验概率分布的线性复杂度因式分解方法及其对应的因子图模型，推导了基于该模型的低复杂度迭代均衡与译码算法。在此基础上，设计了一种联合信道估计与信号检测的迭代接收机统一结构，并在时变频率选择性瑞利衰落信道下进一步提出了一种联合信道估计、均衡与译码的迭代消息传递算法，通过信道估计与信号检测模块间的软信息迭代交换，明显提高了信道估计精度，从而提高了整体接收机的信号检测性能，并且为实现最佳MAP接收机提供了一种性能与复杂度的良好折中方案。4.提出了基于信号空间分集的分布式无线编码协作优化方案，推导了该优化方案在Nakagami-m衰落信道下的成对错误概率及其性能限；针对双向中继协作系统提出了一种基于因子图的联合迭代信道估计、多用户检测与译码算法。针对传统分布式无线编码协作系统，通过将信号空间分集与编码协作相结合设计了一种高效的协作分集优化方案，在不需要额外增加发射功率和带宽的前提下极大地提高了系统的分集阶数。分析了该优化方案在通用Nakagami-m衰落信道下的成对错误概率，并获得了MPSK信号在该方案下的比特错误概率联合界，从理论上证明了本优化方案相对于传统编码协作方案在分集阶数上的优势。针对双向中继协作系统建立了中继节点多用户接收机因子图模型，通过利用高斯参数化对混合高斯分布进行近似，提出了一种联合信道估计、多用户检测与译码的迭代消息传递算法，在合理的复杂度下有效地提高了中继接收机对于多用户混合信号的检测性能
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【文献类型】
学位论文
- 【 JCR分区 】
:Q1
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