【摘要】：在無線通信中,接收機需要獲得精確的信道狀態(tài)信息進行均衡和數(shù)據(jù)檢測。然而,當終端高速移動時,傳輸信道通常具有多普勒頻移,造成信道的時變特性;同時,由于符號周期遠小于信道時延擴展,造成信道的頻率選擇特性。這些將會降低信道估計和數(shù)據(jù)檢測的精度。因此,尋求一種低復雜度高性能的信道估計與檢測算法成為了學者們的研究熱點。基于因子圖和變分推理的消息傳遞算法作為迭代信號處理的有效工具,不僅可以實現(xiàn)在概率圖模型上算法的統(tǒng)一,還可以克服單一算法造成的性能差或者復雜度高的問題。本文在此基礎上,以消息傳遞算法為理論基礎,將因子圖作為分析工具,對形式化迭代接收機的信道估計與數(shù)據(jù)檢測算法進行了研究。首先,論文闡述了選題的意義和背景,分析了形式化迭代接收機和消息傳遞算法的研究現(xiàn)狀,概述了無線衰落信道、精確推理和變分推理,并給出了三種常用的消息傳遞算法的更新規(guī)則及推導過程。其次,考慮時變平坦衰落信道未知的情況,設計了一種基于消息傳遞算法的形式化迭代接收機,通過對全局后驗概率密度函數(shù)進行分解,得到系統(tǒng)的因子圖,并推導了各節(jié)點間的消息傳遞過程。針對因子圖中的混合高斯節(jié)點引起的高復雜度問題,采用期望傳播(Expectation Propagation)算法處理,提出一種聯(lián)合BPEP(Belief Propagation)形式化迭代接收機算法,并設計了一種合適的消息調(diào)度機制提高接收機的性能。仿真結(jié)果表明,與SP-PM(Sum Product-Particle Message)接收機對比,所提算法以較低的復雜度實現(xiàn)更好的BER(Bit Error Rate)和NMSE(Normalized Mean-Square Error)性能,且具有較快的收斂速度。最后,針對未知時變頻率選擇性衰落信道的情況,提出一種BP-EP-MF(Mean Field)形式化迭代接收機算法進行信道估計、均衡和符號檢測,并且設計了一種合適的消息傳遞機制。其中,使用MF算法處理非線性觀測節(jié)點,避免BP算法在非線性節(jié)點沒有閉式解的問題。仿真結(jié)果表明,與采用EKF(Extended Kalman Filter)算法的迭代接收機對比,所提算法在復雜度略低的情況下,BER和NMSE性能明顯提高,并且收斂速度較快。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN911.5

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本文編號：2646792