基于Turbo迭代原理的OFDM和UWB系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、為了滿足人們日益增長的通信需求，未來高速無線通信系統(tǒng)必須采用先進的信號處理技術，以提高頻譜效率和信息傳輸的可靠性。OFDM和UWB作為未來無線通信系統(tǒng)的兩大關鍵技術，成為近年來的研究熱點。受Turbo碼迭代譯碼的啟發(fā)，最近出現的“迭代處理”思想已經在編碼和信號處理等領域獲得成功應用。論文結合具體課題，在Turbo碼迭代譯碼原理的基礎上，對OFDM和UWB系統(tǒng)的關鍵技術進行研究。主要針對OFDM系統(tǒng)對相位噪聲敏感以及UWB系統(tǒng)的多用戶檢測

2、問題，著重研究OFDM系統(tǒng)中的迭代相位噪聲消除、LDPC編碼的UWB系統(tǒng)實現以及UWB系統(tǒng)中的迭代多用戶檢測。論文的主要研究內容如下： 1．研究了Turbo碼迭代譯碼原理。論文對Turbo碼的迭代譯碼算法進行了詳細的理論推導，對Turbo碼的迭代譯碼過程進行了詳盡的理論分析。在此基礎上，闡明了Turbo迭代思想精髓。 2．研究了OFDM系統(tǒng)的迭代相位噪聲消除算法。論文詳細分析了相位噪聲對OFDM系統(tǒng)性能影響，探討了相位噪

3、聲所產生的共同相位誤差和載波間干擾的相關性質。在此基礎之上，基于Turbo迭代原理，分別針對Turbo編碼的OFDM系統(tǒng)和OFDM無線局域網提出兩種迭代相位噪聲消除算法。第一種算法充分利用Turbo碼輸出軟信息對OFDM符號進行重構，然后利用重構符號采用線性最小均方誤差估計方法(LMMSE)對相位噪聲進行估計，最后通過頻域卷積的方法消除相位噪聲。仿真表明，所提出的算法經過兩次迭代就可以消除ICI所產生的地板效應。第二種算法充分利用IEE

4、E 802.11a中所含的四個導頻信息來對共同相位誤差進行估計，因此不需要任何附加的導頻信息，并采用數學方法對算法中的矩陣運算進行簡化，實現復雜度大大降低。仿真結果表明，該算法通過兩次迭代也可以有效消除ICI所造成的地板效應。 3．研究了LDPC編碼的UWB系統(tǒng)實現方案。論文研究了UWB系統(tǒng)的信號和信道模型以及LDPC碼的基本原理，分析了采用跳時脈沖位置調制、跳時BPSK調制和擴頻BPSK調制的UWB系統(tǒng)實現方案，并進行了計算機

5、仿真和性能比較。最后，針對傳統(tǒng)UWB—IR系統(tǒng)重復編碼方法進行改進，提出了一種內部自適應的LDPC編碼UWB—IR系統(tǒng)實現方案，即自適應選擇LDPC碼的碼率和重復編碼的數目。在AWGN信道和UWB多徑信道進行了仿真和性能分析，并且與Turbo編碼的UWB—IR系統(tǒng)進行了比較分析。仿真結果表明，這種方法與傳統(tǒng)的UWB—IR系統(tǒng)相比性能有很大的提高，在高碼率的情況下性能優(yōu)于Turbo編碼的UWB—IR系統(tǒng)，并且系統(tǒng)性能隨著LDPC碼的碼率和

6、脈沖重復次數改變。 4．研究了LDPC編碼UWB系統(tǒng)的迭代多用戶檢測算法。根據UWB多址系統(tǒng)的離散時間模型，研究了UWB系統(tǒng)的傳統(tǒng)多用戶檢測算法、最優(yōu)多用戶檢測算法、線性多用戶檢測算法，并對它們的性能進行了計算機仿真和比較分析。在此基礎之上，應用Turbo迭代原理，分別基于軟干擾抵消和簡化的UWB離散時間信號模型，提出兩種適用于LDPC編碼UWB系統(tǒng)的低復雜度的迭代多用戶檢測算法，并對其性能和計算復雜度進行了分析，仿真結果表明兩