【摘要】：各種移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為移動用戶提供更加極致的用戶體驗,如虛擬現(xiàn)實、超高清3D視頻、移動云霧等,同時這些業(yè)務(wù)也對高速傳輸提出了迫切的需求。然而,可用的頻譜資源是有限的,按照現(xiàn)有的通信理論和技術(shù)框架,很難達到未來無線通信超大連接數(shù)、超高速率、超高可靠性、超低時延的要求,因此迫切需要在高頻譜效率方面有突破性進展。在此背景下,李道本教授創(chuàng)造性地提出了具有顛覆性創(chuàng)新的重疊X 域復(fù)用(Overlapped X Domain Multiplexing,OVXDM)編碼。OVXDM通過傳輸符號加權(quán)復(fù)用波形在X域(時域或頻域)上的移位重疊,形成了一種高編碼增益和高頻譜效率的新型編碼方式。早在2006年,李道本教授就發(fā)現(xiàn)了“重疊復(fù)用原理”,傳輸符號間的相互重疊并不是干擾而是一種有益的約束關(guān)系,符號間重疊越嚴(yán)重可以獲得的頻譜效率越高。很明顯,OVXDM顛覆了傳統(tǒng)通信理論中關(guān)于必須遵守奈奎斯特準(zhǔn)則的設(shè)計理念。盡管最大似然序列檢測(Maximum Likelihood Sequence Detection,MLSD)譯碼可以獲得最佳的譯碼性能,但計算復(fù)雜度隨OVXDM頻譜效率增長呈指數(shù)增長,這在實際應(yīng)用中是不可接受的。因此,論文從以下幾個方面對實現(xiàn)高頻譜效率的OVXDM編碼低復(fù)雜度譯碼算法與新型OVXDM編碼結(jié)構(gòu)進行了研究:(1)OVXDM編碼增益來源于傳輸符號間利用復(fù)用波形進行移位重疊來獲得,因此論文在加性高斯噪聲(Additive Gaussian White Noise,AWGN))情況下,分析了不同復(fù)用波形對OVXDM編碼性能的影響,并結(jié)合OVXDM編碼結(jié)構(gòu)特點,提出了一種多比特滑動堆棧譯碼(Multi-Bit Sliding Stack Decoding,Multi-Bit SSD)算法,同時理論分析了滑動窗大小與Multi-Bit SSD算法性能關(guān)系。仿真驗證表明,相比于現(xiàn)有快速算法,提出的Multi-Bit SSD算法能獲得1～3dB的譯碼性能提升,并且具有更低的譯碼復(fù)雜度。(2)為了使OVXDM編碼技術(shù)實用化,論文研究了 OVXDM編碼在衰落信道中的性能,建立了衰落信道下的OVXDM編碼系統(tǒng)模型,并提出了一種低復(fù)雜度的多信號聯(lián)合檢測(Multiple Signals Joint Detection,MSJD)算法。并通過理論分析得到了不同OVXDM編碼參數(shù)(包括復(fù)用波形和重疊重數(shù))下,MSJD算法的性能和聯(lián)合信號數(shù)之間的關(guān)系,給出了選取最佳的聯(lián)合信號數(shù)來優(yōu)化譯碼性能的方法。仿真結(jié)果表明,提出的MSJD算法在保證低復(fù)雜度的情況下,能獲得比現(xiàn)有快速譯碼算法5～10dB的性能提升。(3)Turbo碼和多載波技術(shù)在提升無線通信系統(tǒng)的頻譜效率上得到了廣泛應(yīng)用。若將OVXDM編碼技術(shù)分別與這兩種技術(shù)結(jié)合,理論上可以進一步地改善OVXDM編碼的頻譜效率�；谶@種考慮,論文提出了兩種新型的OVXDM編碼結(jié)構(gòu):通過并行交織兩個相同的OVXDM編碼結(jié)構(gòu),提出了一種Turbo-Like OVXDM編碼結(jié)構(gòu),并且基于這種編碼結(jié)構(gòu)提出了一種基于最大似然的迭代譯碼(Maximum Likelihood based Iterative Decoding,MLID)算法。其次將 OVXDM 編碼技術(shù)與多載波技術(shù)結(jié)合,提出了一種多流OVXDM編碼結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)多流OVXDM信號譯碼,首先基于李道本教授提出Trellis圖下時頻域信號狀態(tài)轉(zhuǎn)移的思想,提出一種二維Trellis圖搜索算法,其次又提出了一種基于最小均方誤差估計的判決反饋均衡(Minimum Mean Square Error based Decision Feedback Equalization,MMSE-DFE)算法來降低譯碼復(fù)雜度。仿真驗證表明,兩種新型OVXDM編碼結(jié)構(gòu)采用提出的算法性能上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)OVXDM編碼。具體來說,二維Trellis圖搜索算法在多流OVXDM中能獲得最優(yōu)的譯碼性能,同時MLID算法與MMSE-DFE算法比現(xiàn)有快速算法有2～5dB譯碼性能提升和更低的復(fù)雜度。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN919.81
【圖文】：

第一章緒論逡逑擾，對無線通信行業(yè)幾十年的發(fā)展中起到了積極作用，但是這樣也使得頻譜資源逡逑劃分變得十分緊張。并且隨著無線技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的服務(wù)需要接入到逡逑頻譜中，原來資源分配模式使得有限的頻譜資源無法得到充分利用，使得頻譜資逡逑源越發(fā)顯得短缺和珍貴。因此，實現(xiàn)高速率通信的手段不能僅限于通信帶寬的擴逡逑展，高頻譜效率通信技術(shù)的研究也是一個必要的手段。逡逑

是如何解決高重疊重數(shù)下計算復(fù)雜度問題。因此，論文從實現(xiàn)高頻譜的ＯＶＸＤＭ逡逑低復(fù)雜度譯碼算法和新型ＯＶＸＤＭ編碼結(jié)構(gòu)兩個方面進行了具體的研宄，主要逡逑研究內(nèi)容如圖１－３所示。首先在ＡＷＧＮ情況下，分析了不同復(fù)用波形對ＯＶＸＤＭ逡逑性能的影響，同時基于ＯＶＸＤＭ編碼結(jié)構(gòu)特點，提出了一種多比特滑動堆棧譯逡逑碼（Ｍｕｌｔｉ－Ｂｉｔ邋Ｓｌｉｄｉｎｇ邋Ｓｔａｃｋ邋Ｄｅｃｏｄｉｎｇ，邋Ｍｕｌｔｉ－Ｂｉｔ邋ＳＳＤ）算法。其次考慮了更為真實的逡逑傳播環(huán)境［２７］，將ＯＶＸＤＭ編碼信號在衰落信道下進行傳輸，建立了衰落信道下逡逑ＯＶＸＤＭ編碼系統(tǒng)模型，理論分析了邋ＯＶＸＤＭ編碼在衰落信道下的性能，同時逡逑為了解決高重疊重數(shù)下譯碼復(fù)雜度問題，提出了一種低復(fù)雜度的多信號聯(lián)合檢測逡逑譯碼（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋Ｓｉｇｎａｌ邋Ｊｏｉｎｔ邋Ｄｅｃｏｄｉｎｇ，邋ＭＳＪＤ）算法。最后結(jié)合邋Ｔｕｒｂｏ邋碼［２８］和多載波逡逑技術(shù)［２９］特點，提出了兩種新型ＯＶＸＤＭ編碼結(jié)構(gòu)：Ｔｕｒｂｏ－Ｌｉｋｅ邋ＯＶＸＤＭ和多流逡逑ＯＶＸＤＭ

譯碼過程的不斷繼續(xù)，相鄰符號間誤碼率差異函數(shù)巧ａｐ（０的變化趨勢。逡逑通過迭代計算，函數(shù)ｉ＾（0分別在不同的重疊重數(shù)尤和不同信噪比（Ｓｉｇｎａｌ邋Ｎｏｉｓｅ逡逑Ｒａｔｉｏ，邋ＳＮＲ）情況下的曲線變化如圖３－３所示。從圖３－３中首先可以得到，無論ＳＮＲ逡逑和重疊重數(shù)ｉ：為何值，差異函數(shù)的取值隨著／取值增大而急速變小，最終逡逑趨向于０。其次，當(dāng)重疊重數(shù)尤一定時，ＳＮＲ越大的差異函數(shù)Ｐ＾（0的取值隨著逡逑取值增大而更快的趨向于0，；而相同ＳＮＲ情況下，重疊重數(shù)Ｋ越大差異函數(shù)逡逑⑴隨著ｆ取值增大反而比重疊重數(shù)ｉ：小的曲線曲線０的速度更慢，雖然重疊逡逑重數(shù)夂和ＳＮＲ對差異函數(shù)⑴的取值有著一定的影響。但是當(dāng)傳輸符號個數(shù)逡逑ｆ＞２５０后，重疊重數(shù)尤和ＳＮＲ對差異函數(shù)的取值變化沒有影響。因此當(dāng)傳逡逑輸信號長度Ｚ？足夠大時，ＯＶＸＤＭ編碼的錯誤概率）g亨距`┎換崾艿醬鄧浞鉭鷗鍪

本文編號：2789830