移动通信系统Turbo迭代接收及关键技术研究

论文摘要

近年来，全球移动通信事业经历着飞速的发展，随着移动用户数的激增和多样化需求的提出，现有以话音业务为主的移动通信系统已难以满足日新月异的需求变化，取而代之的是高速移动数据业务、移动流媒体、手机电视等对带宽等网络资源要求苛刻的新兴业务。因此，具有更大的系统容量、更大的网络带宽且能提供多媒体业务的未来移动通信系统已俨然成为研究热点。 本论文主要针对移动通信系统中接收端的关键技术问题进行了研究，特别是多入多出正交频分复用（MIMO-OFDM）技术、高效信道编码技术、空时编码技术、多用户检测以及迭代检测在其中的应用等。 受Turbo码启发，最近出现的“迭代处理”思想已经在编码和信号处理等诸多领域获得了成功应用。本文的主要工作就是在Turbo码迭代译码原理的基础上，研究迭代检测的关键技术，着重探讨编码MIMO-OFDM系统、DS-CDMA多用户系统、空时编码多用户系统以及交织多址系统的迭代检测技术，并对其接收机架构、检测算法、接收性能及算法复杂度等进行了仿真分析。本论文的主要研究内容如下： 迭代原理及迭代多用户检测技术研究：本部分内容简要回顾了迭代思想来源、迭代检测概念、基本原理及传输模型，随后研究了几种常用的迭代检测算法及最新提出的几种性能优异的迭代检测算法，接着阐述了迭代思想的应用；同时重点讨论了迭代多用户检测技术的原理、技术特点、系统模型、常用检测算法以及未来的发展趋势等。 MIMO-OFDM系统迭代接收机架构及检测算法：MIMO-OFDM系统具有能够同时增强空间复用技术和OFDM技术的能力，有利于增加系统容量，适合高速率数据传输。本部分内容首先回顾了MIMO-OFDM系统原理及技术特点，描述了MIMO-OFDM系统模型，针对传统判决反馈均衡器误差传播的缺陷，重点研究了Turbo编码MIMO-OFDM系统的高性能检测算法。运用迭代思想，提出一种用于MIMO-OFDM系统的低复杂度的迭代IPDA检测算法，检测器与信道译码器之间迭代交换外信息，实现信道均衡与信道译码的迭代更新，以充分利用已获得的信息；其新颖之处是把接收信号向量建模为高斯随机向量，通过迭代求解均值向量和协

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信系统及其关键技术
• 1.1.1 第三代移动通信系统的发展过程
• 1.1.2 下一代（B3G/4G）移动通信的发展及趋势
• 1.1.3 移动通信系统的关键技术探讨
• 1.1.3.1 MIMO-OFDM技术
• 1.1.3.2 高效信道编译码技术
• 1.1.3.3 空时编码技术
• 1.1.3.4 多用户检测技术
• 1.2 Turbo迭代技术
• 1.2.1 迭代思想来源-TURBO码
• 1.2.1.1 信道编译码发展
• 1.2.1.2 TURBO码的发展与研究现状
• 1.2.1.3 TURBO码的广泛应用
• 1.2.2 Turbo迭代检测的基本原理及系统传输模型
• 1.2.3 软输出迭代检测算法
• 1.2.4 Turbo迭代思想的应用及研究趋势
• 1.3 论文研究内容及创新点
• 1.4 论文结构
• 第二章 MIMO-OFDM系统Turbo迭代检测技术
• 2.1 MIMO系统原理及技术现状
• 2.1.1 MIMO系统原理
• 2.1.2 MIMO技术及其发展现状
• 2.2 频选衰落 MIMO系统软输出迭代检测算法
• 2.2.1 系统模型
• 2.2.2 滑窗式软判决迭代检测算法
• 2.2.3 系统仿真和性能分析
• 2.3 MIMO-OFDM技术
• 2.3.1 OFDM系统技术
• 2.3.1.1 OFDM技术的工作原理
• 2.3.1.2 OFDM的技术特点及实现难点
• 2.3.1.3 OFDM的应用
• 2.3.2 MIMO-OFDM技术特点及研究现状
• 2.4 MIMO-OFDM系统信号模型
• 2.5 MIMO-OFDM系统软输出迭代检测算法
• 2.5.1 迭代干扰消除
• 2.5.1.1 接收机结构
• 2.5.1.2 迭代软干扰消除（ISIC）原理
• 2.5.1.3 似然比计算
• 2.5.1.4 软符号估计
• 2.5.2 基于高斯强迫思想的迭代检测技术
• 2.5.2.1 接收机结构
• 2.5.2.2 基于高斯强迫原理的迭代检测算法
• 2.5.2.3 SISO信道译码算法
• 2.5.3 Turbo接收机复杂度降低策略
• 2.5.4 系统仿真和性能分析
• 2.5.4.1 系统仿真
• 2.5.4.2 性能分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 CDMA系统 Turbo迭代多用户检测
• 3.1 多用户检测技术
• 3.1.1 多用户检测的提出
• 3.1.2 多用户检测的原理及性能
• 3.1.2.1 系统模型
• 3.1.2.2 多用户检测技术对系统误码性能及容量的增益
• 3.1.2.3 多用户检测的局限性及潜在好处
• 3.1.3 多用户检测技术的发展
• 3.1.3.1 最优多用户检测
• 3.1.3.2 线性多用户检测
• 3.1.3.3 干扰对消多用户检测
• 3.1.3.4 半盲和盲多用户检测
• 3.1.3.5 迭代多用户检测
• 3.1.4 多用户检测技术的应用
• 3.2 迭代多用户检测
• 3.2.1 迭代多用户检测方案的提出
• 3.2.2 迭代多用户接收机系统模型
• 3.2.3 Turbo迭代多用户检测技术
• 3.3 DS-CDMA系统中迭代多用户检测
• 3.3.1 DS-CDMA系统中多址干扰的高斯近似
• 3.3.2 编码 CDMA多用户系统迭代检测模型
• 3.3.3 编码迭代多用户检测
• 3.3.3.1 最优多用户检测
• 3.3.3.2 SISO解相关判决反馈算法
• 3.3.3.3 基于高斯强迫思想的迭代多用户检测
• 3.3.4 迭代检测中常用的几种反馈方式
• 3.3.5 单用户 Turbo码译码器
• 3.4 系统仿真和性能分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 空时编码系统 Turbo迭代多用户检测技术
• 4.1 空时码技术
• 4.1.1 空时码的研究现状
• 4.1.2 空时分组码技术
• 4.1.3 空时码性能比较
• 4.1.4 空时码应用前景
• 4.2 空时编码系统平坦衰落信道中迭代多用户检测技术
• 4.2.1 引入共道用户的扩容方法
• 4.2.2 单用户2发2收空时分组码系统
• 4.2.3 多用户2发多收空时分组码系统
• 4.2.4 空时迭代多用户检测算法
• 4.2.4.1 MIMO-STC多用户系统模型
• 4.2.4.2 软判决空时迭代检测算法
• 4.2.4.3 SISO单用户译码
• 4.2.5 平坦信道中的性能分析
• 4.3 空时编码系统频率选择性衰落信道中多用户检测
• 4.3.1 STBC-OFDM多用户系统结构
• 4.3.2 STBC-OFDM系统上行多用户检测
• 4.3.2.1 ML算法
• 4.3.2.2 MMSE算法
• 4.3.2.3 基于均值的迭代多用户检测算法
• 4.3.3 频率选择性衰落信道中的性能分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 交织分多址 MIMO系统 Turbo迭代多用户检测
• 5.1 交织多址技术
• 5.1.1 技术背景
• 5.1.2 交织多址系统的构成及特点
• 5.1.3 IDMA与传统多址方式（FDMA/TDMA/CDMA）性能对比分析
• 5.2 IDMA多用户系统模型
• 5.3 随机交织器
• 5.3.1 随机交织器的原理
• 5.3.2 随机交织器的软件仿真
• 5.3.3 随机分组交织器的设计
• 5.3.4 随机交织器的研究趋势
• 5.4 MIMO-IDMA系统中基于均值的软判决多用户检测
• 5.5 APP解码过程中的码片外信息
• 5.6 信道迭代估计
• 5.6.1 最小二乘半盲信道估计
• 5.6.2 最小均方误差信道估计
• 5.7 系统仿真和性能分析
• 5.8 本章小结
• 结束语·总结与展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文列表
• 本文作者在攻读研究生学位期间完成的研发工作
• 致谢