低信噪比无线通信信号非合作接收技术研究

论文题目: 低信噪比无线通信信号非合作接收技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 军事情报学

作者: 李静

导师: 葛临东

关键词: 无线通信,非合作接收,迭代处理,迭代检测,信道译码,均衡,均衡,盲均衡,信道估计,同步,载波频差估计,载波相位恢复,算法

文献来源: 中国人民解放军信息工程大学

发表年度: 2005

论文摘要: 无线信号的非合作接收是技术侦察中信息截获技术体系的一个重要而关键的组成部分。现代无线通信技术高速、低功率的发展趋势以及信息截获本身固有的特点,对信噪比门限低、抗信道衰落和失真能力强的非合作接收技术提出了迫切的需求。 均衡与同步是失真信道下进行有效接收必须解决的两大关键问题。非合作接收应用背景下的均衡与同步一般比常规通信接收中的相关问题有更高的技术难度,而低信噪比、严重失真的无线信道条件则使这两个技术问题更具挑战性。本文主要围绕这一应用背景下的均衡和同步两大技术问题进行了研究与讨论。 在绪论中我们阐述了本论文课题的应用背景。由于认清无线信道的特点有助于采取相应的信号处理措施从而提高接收系统的性能,因此在讨论具体的技术问题之前,绪论还概要地介绍了课题研究的重要基础之一——无线信道模型。 要实现恶劣条件下的有效接收,关键在于采取全局最优或接近最优的检测算法。基于软信息的迭代检测是一种以现实可容忍的运算代价实现逼近全局最优接收性能的信号处理思想。它强调接收机中各级处理模块之间软信息的传递,并打破了接收机中各级处理模块之间信息单向流动的传统做法,在信道译码与其它模块之间形成信息交流的良性循环,大大地提高了接收机抗严重信道失真和噪声的能力,是本文研究方法的重要基础。本文第二章从最优检测的角度介绍了迭代处理思想的基本原理,并引出这一思想的两个重要基础:软输入软输出(SISO)处理和分级迭代处理。在此基础上,针对近十年来发展起来的迭代处理在通信接收中的几个应用,简要介绍了turbo编译码、turbo均衡、迭代多用户检测以及迭代解调映射等的原理。 Turbo均衡是迭代处理思想在均衡领域中的成功应用。本文第三章首先描述了turbo均衡的通用结构,并就包括SISO映射、SISO逆映射及SISO译码在内的几个关键模块进行了深入详细的讨论。在SISO逆映射的讨论中,首次推导了针对Gray编码16QAM调制的均衡器外信息的简化计算公式。在关于SISO译码器外信息计算的讨论中,论文分析了常用计算方法的不合理性,提出一种新的译码器外信息计算方法。仿真结果表明,对于严重信道失真的高阶调制信号,采用该计算方法的turbo均衡具有十分明显的性能优势。 基于已经给出的turbo均衡的通用结构,本文第三章在信道响应已知的恒参信道条件下,研究讨论了分别基于最小均方误差(MMSE)线性均衡器(LE)和MMSE软判决反馈均衡器(SDFE)的turbo均衡算法及其性能。其中,turbo MMSE-LE采用了基于MMSE准则的最优均衡算法,在低信噪比下抗严重信道失真的能力比传统均衡有了极大的提高。不过,由于这种算法需要大量矩阵求逆运算,因而实现复杂度较高。针对这一特点,论文还介绍了简化的turbo MMSE-LE,减少了算法中矩阵求逆的次数。在基于SDFE的turbo均衡方面,论文讨论了按MMSE准则设计的前向滤波器和反馈滤波器的频域形式,在此基础上通过IDFT得到均衡滤波器的时域近似,并从方便实现的角度对均衡器结构进行了改进。这种turbo SDFE在计算滤波器系数时只涉及简单的标量计算和存在快速算法的IDFT,因而运算量低,易于实现。不过仿真结果表明,按上述思想实现

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 现代无线通信技术发展的特点

1.1.2 信息截获中的非合作接收

1.2 无线信道模型

1.2.1 连续时间信道

1.2.2 离散时间信道

1.3 本文内容安排

第二章 基于软信息的迭代检测

2.1 迭代检测原理

2.1.1 最佳检测

2.1.2 级联系统的最优检测

2.1.3 迭代处理

2.2 迭代处理的应用

2.2.1 turbo编译码

2.2.2 turbo均衡

2.2.3 迭代多用户检测

2.2.4 迭代解调

2.3 小结

第三章 ISI信道的turbo均衡

3.1 引言

3.2 turbo均衡

3.2.1 系统模型

3.2.2 turbo均衡的构成

3.2.3 SISO映射

3.2.4 SISO逆映射

3.2.5 SISO译码

3.3 基于线性滤波器的turboMMSE均衡

3.3.1 MMSE线性均衡器

3.3.2 turbo均衡中的MMSE-LE

3.3.3 简化的turboMMSE-LE

3.3.4 仿真分析

3.4 MMSE软判决反馈均衡

3.4.1 软判决反馈均衡器的结构

3.4.2 MMSE-SDFE的频域形式

3.4.3 MMSE-SDFE的实现

3.4.4 仿真

3.5 小结

第四章 恒参ISI信道的turbo盲均衡

4.1 引言

4.2 初始盲均衡

4.3 信道响应的迭代估计

4.4 仿真

4.5 小结

第五章 频率选择性衰落信道的均衡

5.1 引言

5.2 训练序列辅助的时变信道turbo均衡

5.3 Bayes信号处理中的MonteCarlo方法

5.3.1 MonteCarlo方法简介

5.3.2 Gibbs样本法

5.4 基于Gibbs样本法的盲均衡

5.4.1 发送符号的条件概率密度

5.4.2 信道响应的条件概率密度

5.4.3 Gibbs样本法盲均衡

5.4.4 仿真

5.5 基于Gibbs样本法的turbo盲均衡

5.5.1 SISO映射与逆映射

5.5.2 时变信道下的的turbo盲均衡

5.5.3 仿真

5.6 小结

第六章 低信噪比条件下的同步

6.1 引言

6.2 低信噪比MPSK信号的NDA载波频差估计

6.2.1 Viterbi&Viterbi算法

6.2.2 基于非线性变换自相关的NDA载波频差估计

6.2.3 仿真及分析

6.3 低信噪比MPSK信号的载波相位恢复方法

6.3.1 基于SISO译码输出的相位偏差估计

6.3.2 仿真

6.4 小结

第七章 迭代处理中的SISO译码

7.1 引言

7.2 卷积码的log-max-MAP译码

7.2.1 译码原理

7.2.2 度量的计算

7.3 仿真

7.4 小结

结论

参考文献

致谢

攻读博士期间发表的论文

发布时间: 2006-02-20

参考文献

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