反相對稱法的原理分析與實(shí)驗驗證.pdf

1、早在1948年，香農(nóng)就導(dǎo)出了信道容量公式并證明了香農(nóng)定理。香農(nóng)信息論自創(chuàng)立至今已歷經(jīng)了整整60年。在香農(nóng)信息論的指引下，經(jīng)典通信理論和通信技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。特別是在數(shù)據(jù)壓縮、差錯控制和擴(kuò)頻通信等領(lǐng)域，香農(nóng)信息論起到了重要的推動作用。 但是，香農(nóng)信息論是建立在單用戶(SISO)系統(tǒng)和加性高斯白噪聲(AWGN)基礎(chǔ)上的，香農(nóng)信道容量公式也是在這種條件下導(dǎo)出的，當(dāng)噪聲幅度非高斯分布或噪聲功率譜非均勻分布時，香農(nóng)公式將不能直接運(yùn)用。

2、 如今，隨著移動通信和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，通信系統(tǒng)已經(jīng)由當(dāng)時的以AWGN和SISO為主發(fā)展成了以非高斯噪聲和多用戶(MIMO)系統(tǒng)為主。而非高斯噪聲具有一定的相關(guān)性，從而使信道具有潛在的傳信率。因此對噪聲相關(guān)性的研究和利用就成了一個重要課題。 反相對稱法(Phase-Inversion Symmetric Method，PISM)就是利用相鄰信道噪聲的相關(guān)性來抑制噪聲的一種簡單而有效的方法。近年來該方法在時域、頻域和空域

3、中獲得了應(yīng)用，但它的基本原理尚不完善，對噪聲相關(guān)性的研究還有待進(jìn)一步的深入。 本文通過對PISM內(nèi)在機(jī)理的研究，闡明了它的基本原理，建立了較為完整的理論體系，為PISM的推廣應(yīng)用提供了理論依據(jù)。主要內(nèi)容如下: 1.論述了相鄰信道噪聲的相關(guān)性，給出了相關(guān)系數(shù)的測試方法，并從測試結(jié)果中得到了以下三點(diǎn)結(jié)論。 ①相鄰頻帶噪聲的相關(guān)系數(shù)隨著帶寬的減小而增大。 ②相鄰空間噪聲的相關(guān)系數(shù)隨著距離的減小而增大。

4、③恒參信道中噪聲的相關(guān)系數(shù)基本不隨時間變化。 2.論述了實(shí)際信道容量的問題。闡明了香農(nóng)信道容量是在AWGN條件下導(dǎo)出的。當(dāng)信道中的噪聲不是高斯噪聲時，實(shí)際信道容量將會大于香農(nóng)信道容量。從而為PISM能使傳信率超過香農(nóng)信道容量提供了理論依據(jù)。 3.分別對PISM在頻域、時域和空域中的應(yīng)用進(jìn)行了理論分析和驗證。 ①對基于PISM的DSB系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并通過仿真證實(shí)了該系統(tǒng)的信噪比增益可高達(dá)30dB以上。 ②

5、對2FSK系統(tǒng)的誤碼率與信噪比的關(guān)系進(jìn)行了仿真，發(fā)現(xiàn)其誤碼率低于經(jīng)典理論值。通過理論分析發(fā)現(xiàn)它就是PISM在頻域中的一種應(yīng)用，可以有效地利用相鄰頻帶噪聲的相關(guān)性來抑制噪聲。 ③對時域PISM的系統(tǒng)模型進(jìn)行了數(shù)學(xué)論證，計算出了在帶限AWGN條件下相鄰時隙噪聲的相關(guān)系數(shù)β≈0.167，該系統(tǒng)的信噪比增益G≈3.1。仿真結(jié)果與理論計算結(jié)果基本吻合。經(jīng)典理論認(rèn)為β＝O，G=2，與仿真結(jié)果不符。 ④對空域PISM進(jìn)行了論述，給出了