本文選題：協(xié)作通信 + 載波間干擾�。� 參考：《南京大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：高數(shù)據(jù)速率、高頻譜效率、可靠的協(xié)作通信技術(shù)能顯著地增強(qiáng)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)在吞吐量、覆蓋范圍、體驗(yàn)質(zhì)量方面的性能。而協(xié)作通信系統(tǒng)中頻偏的存在引入了載波間干擾,從而破壞了信宿節(jié)點(diǎn)所接收到的信號(hào)的編碼結(jié)構(gòu),大大降低了系統(tǒng)的性能。本文致力于消除協(xié)作通信系統(tǒng)中的載波間干擾。本文首先研究了同步協(xié)作通信的基礎(chǔ)技術(shù),包括分布式空時(shí)分組碼以及它們的譯碼算法。由此本文總結(jié)出并證明了一條定理,即"等價(jià)最大似然譯碼定理"。該定理指出,如果協(xié)作通信系統(tǒng)的等效信道矩陣是一個(gè)復(fù)正交矩陣,那么迫零譯碼算法等價(jià)于最大似然譯碼算法。"等價(jià)最大似然譯碼定理"的證明過(guò)程提出了"簡(jiǎn)化的迫零譯碼算法"這一概念。隨后本文在"等價(jià)最大似然譯碼定理"的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出了能完全消除載波間干擾的協(xié)作通信方案,適用于任意中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)的場(chǎng)景。在這一過(guò)程中,本文先學(xué)習(xí)了兩種性能較好的協(xié)作通信方案,分別為頻域翻轉(zhuǎn)空頻碼和頻率異步分布式Alamouti編碼系統(tǒng)。然而這兩種方案無(wú)法完全消除載波間干擾。因此本文提出并設(shè)計(jì)了頻域翻轉(zhuǎn)的正交空頻碼,包括二中繼的頻域翻轉(zhuǎn)Alamouti碼以及三中繼正交空頻碼,并給出了任意數(shù)量中繼節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景下正交空頻碼的設(shè)計(jì)規(guī)律。依據(jù)"等價(jià)最大似然譯碼定理",本文設(shè)計(jì)了作用于正交空頻碼的簡(jiǎn)化迫零譯碼算法。正交空頻碼的翻轉(zhuǎn)操作使得系統(tǒng)的等效信道矩陣復(fù)正交化,因此當(dāng)存在頻偏的協(xié)作通信系統(tǒng)采用這些正交空頻碼時(shí),信宿節(jié)點(diǎn)僅使用簡(jiǎn)化迫零譯碼算法就能獲得最大似然譯碼的效果。理論上的分析指出此傳輸方案的可靠性與同步協(xié)作通信方案的可靠性完全一致。最后本文評(píng)估了作用于正交空頻碼的簡(jiǎn)化迫零譯碼算法的性能。性能的評(píng)估包括誤比特率性能和計(jì)算復(fù)雜度的評(píng)估。評(píng)估結(jié)果表明,作用于正交空頻碼的簡(jiǎn)化迫零譯碼算法能夠完全消除載波間干擾,使系統(tǒng)的可靠性完全不受頻偏的影響。即使考慮了協(xié)作通信第一階段的譯碼錯(cuò)誤,這個(gè)結(jié)論仍然成立。而在計(jì)算復(fù)雜度的評(píng)估上,簡(jiǎn)化迫零譯碼算法比現(xiàn)有方法具有更低的復(fù)雜度。
[Abstract]:High data rate high spectral efficiency and reliable cooperative communication technology can significantly enhance the performance of wireless communication systems in terms of throughput coverage and experience quality. The existence of intermediate frequency offset in cooperative communication system induces inter-carrier interference which destroys the coding structure of the signals received by the host node and greatly reduces the performance of the system. This paper is devoted to the elimination of inter-carrier interference in cooperative communication systems. This paper first studies the basic technologies of synchronous cooperative communication, including distributed space-time block codes and their decoding algorithms. A theorem called equivalent maximum likelihood Decoding Theorem is concluded and proved in this paper. The theorem points out that if the equivalent channel matrix of cooperative communication system is a complex orthogonal matrix, then the zero-forcing decoding algorithm is equivalent to the maximum likelihood decoding algorithm. " The proof of equivalent maximum likelihood Decoding Theorem puts forward the concept of "simplified Zero-forcing Decoding algorithm". Then under the guidance of the equivalent maximum likelihood Decoding Theorem, a cooperative communication scheme is designed, which can eliminate inter-carrier interference completely and can be applied to the scenario with any number of relay nodes. In this process, we first study two kinds of cooperative communication schemes, which are frequency domain flipped space-frequency code and frequency asynchronous distributed Alamouti coding system. However, these two schemes can not completely eliminate inter-carrier interference. Therefore, the orthogonal space-frequency codes in frequency domain flipping are proposed and designed, including the frequency domain flipping Alamouti codes for two relays and the orthogonal space frequency codes for three relays, and the design rules of orthogonal space frequency codes for any number of relay nodes are given. Based on the equivalent maximum likelihood Decoding Theorem, a simplified zero-forcing decoding algorithm for orthogonal space-frequency codes is designed in this paper. The flipping operation of orthogonal space-frequency codes makes the equivalent channel matrix of the system complex orthogonalization, so when these orthogonal space-frequency codes are used in cooperative communication systems with frequency offset, The maximum likelihood decoding effect can be obtained by using the simplified zero forcing decoding algorithm. The theoretical analysis shows that the reliability of this transmission scheme is consistent with that of synchronous cooperative communication scheme. Finally, the performance of the simplified zero forcing decoding algorithm for orthogonal space-frequency codes is evaluated. Performance evaluation includes BER performance and computational complexity evaluation. The evaluation results show that the simplified zero-forcing decoding algorithm acting on orthogonal space-frequency codes can completely eliminate inter-carrier interference and make the reliability of the system completely independent of frequency offset. This conclusion holds even if the decoding errors in the first phase of cooperative communication are taken into account. In the evaluation of computational complexity, the simplified zero-forcing decoding algorithm has lower complexity than the existing methods.
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN92

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本文編號(hào)：1822568