论文摘要
为了满足人们日益增长的通信需求,未来高速无线通信系统必须采用先进的信号处理技术,以提高频谱效率和信息传输的可靠性。OFDM和UWB作为未来无线通信系统的两大关键技术,成为近年来的研究热点。受Turbo码迭代译码的启发,最近出现的“迭代处理”思想已经在编码和信号处理等领域获得成功应用。论文结合具体课题,在Turbo码迭代译码原理的基础上,对OFDM和UWB系统的关键技术进行研究。主要针对OFDM系统对相位噪声敏感以及UWB系统的多用户检测问题,着重研究OFDM系统中的迭代相位噪声消除、LDPC编码的UWB系统实现以及UWB系统中的迭代多用户检测。论文的主要研究内容如下:1.研究了Turbo码迭代译码原理。论文对Turbo码的迭代译码算法进行了详细的理论推导,对Turbo码的迭代译码过程进行了详尽的理论分析。在此基础上,阐明了Turbo迭代思想精髓。2.研究了OFDM系统的迭代相位噪声消除算法。论文详细分析了相位噪声对OFDM系统性能影响,探讨了相位噪声所产生的共同相位误差和载波间干扰的相关性质。在此基础之上,基于Turbo迭代原理,分别针对Turbo编码的OFDM系统和OFDM无线局域网提出两种迭代相位噪声消除算法。第一种算法充分利用Turbo码输出软信息对OFDM符号进行重构,然后利用重构符号采用线性最小均方误差估计方法（LMMSE）对相位噪声进行估计,最后通过频域卷积的方法消除相位噪声。仿真表明,所提出的算法经过两次迭代就可以消除ICI所产生的地板效应。第二种算法充分利用IEEE 802.11a中所含的四个导频信息来对共同相位误差进行估计,因此不需要任何附加的导频信息,并采用数学方法对算法中的矩阵运算进行简化,实现复杂度大大降低。仿真结果表明,该算法通过两次迭代也可以有效消除ICI所造成的地板效应。3.研究了LDPC编码的UWB系统实现方案。论文研究了UWB系统的信号和信道模型以及LDPC码的基本原理,分析了采用跳时脉冲位置调制、跳时BPSK调制和扩频BPSK调制的UWB系统实现方案,并进行了计算机仿真和性能比较。最后,针对传统UWB-IR系统重复编码方法进行改进,提出了一种内部自适应的LDPC编码UWB-IR系统实现方案,即自适应选择LDPC码的码率和重复编码的数目。在AWGN信道和UWB多径信道进行了仿真和性能分析,并且与Turbo编码的UWB-IR系统进行了比较分析。仿真结果表明,这种方法与传统的UWB-IR系统相比性能有很大的提高,在高码率的情况下性能优于Turbo编码的UWB-IR系统,并且系统性能随着LDPC码的码率和脉冲重复次数改变。4.研究了LDPC编码UWB系统的迭代多用户检测算法。根据UWB多址系统的离散时间模型,研究了UWB系统的传统多用户检测算法、最优多用户检测算法、线性多用户检测算法,并对它们的性能进行了计算机仿真和比较分析。在此基础之上,应用Turbo迭代原理,分别基于软干扰抵消和简化的UWB离散时间信号模型,提出两种适用于LDPC编码UWB系统的低复杂度的迭代多用户检测算法,并对其性能和计算复杂度进行了分析,仿真结果表明两种算法都能以较低的计算复杂度达到接近单用户性能。