基于Turbo迭代原理的OFDM和UWB系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的通信需求，未來高速無線通信系統(tǒng)必須采用先進(jìn)的信號處理技術(shù)，以提高頻譜效率和信息傳輸?shù)目煽啃?。OFDM和UWB作為未來無線通信系統(tǒng)的兩大關(guān)鍵技術(shù)，成為近年來的研究熱點(diǎn)。受Turbo碼迭代譯碼的啟發(fā)，最近出現(xiàn)的“迭代處理”思想已經(jīng)在編碼和信號處理等領(lǐng)域獲得成功應(yīng)用。論文結(jié)合具體課題，在Turbo碼迭代譯碼原理的基礎(chǔ)上，對OFDM和UWB系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(shí)現(xiàn)以及UWB系統(tǒng)中的迭代多用戶檢測。論文的主要研究內(nèi)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(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)，對Turbo碼的迭代譯碼過程進(jìn)行了詳盡的理論分析。在此基礎(chǔ)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(xì)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(chǎn)生的共同相位誤差和載波間干擾的相關(guān)性質(zhì)。在此基礎(chǔ)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(wǎng)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(jìn)行重構(gòu)，然后利用重構(gòu)符號采用線性最小均方誤差估計(jì)方法(LMMSE)對相位噪聲進(jìn)行估計(jì)，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(jīng)過兩次迭代就可以消除ICI所產(chǎn)生的地板效應(yīng)。第二種算法充分利用IEE

4、E 802.11a中所含的四個(gè)導(dǎo)頻信息來對共同相位誤差進(jìn)行估計(jì)，因此不需要任何附加的導(dǎo)頻信息，并采用數(shù)學(xué)方法對算法中的矩陣運(yùn)算進(jìn)行簡化，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度大大降低。仿真結(jié)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(yīng)。 3．研究了LDPC編碼的UWB系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(shí)脈沖位置調(diào)制、跳時(shí)BPSK調(diào)制和擴(kuò)頻BPSK調(diào)制的UWB系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)

5、仿真和性能比較。最后，針對傳統(tǒng)UWB—IR系統(tǒng)重復(fù)編碼方法進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種內(nèi)部自適應(yīng)的LDPC編碼UWB—IR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，即自適應(yīng)選擇LDPC碼的碼率和重復(fù)編碼的數(shù)目。在AWGN信道和UWB多徑信道進(jìn)行了仿真和性能分析，并且與Turbo編碼的UWB—IR系統(tǒng)進(jìn)行了比較分析。仿真結(jié)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(fù)次數(shù)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(jù)UWB多址系統(tǒng)的離散時(shí)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(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真和比較分析。在此基礎(chǔ)之上，應(yīng)用Turbo迭代原理，分別基于軟干擾抵消和簡化的UWB離散時(shí)間信號模型，提出兩種適用于LDPC編碼UWB系統(tǒng)的低復(fù)雜度的迭代多用戶檢測算法，并對其性能和計(jì)算復(fù)雜度進(jìn)行了分析，仿真結(jié)果表明兩