本文關鍵詞：基于球填充的高維調制技術研究

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【摘要】：隨著近年來通信技術的迅猛發(fā)展,城市信息化水平不斷提高,在線游戲(云游戲)、高清視頻、云存儲等許多大容量數(shù)據(jù)業(yè)務日趨增多;同時,放眼世界互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展現(xiàn)狀,互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量連年急劇增長,這些都對于互聯(lián)網(wǎng)傳輸性能提出了更高的要求。所以,如何在保證系統(tǒng)傳輸容量的同時提高系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃猿蔀榱诵枰鉀Q的重要問題。為了解決這一問題,人們開始將研究目標轉移到發(fā)送端調制格式的設計方面。研究表明,采用高階調制格式能夠提高系統(tǒng)的傳輸容量,但會降低系統(tǒng)的漸進功率效率,從而減小傳輸距離。為了保證發(fā)射信號傳輸容量提高的同時依然具有較遠的傳輸距離,高維調制格式應運而生。它的基本思想是利用信號的x、y偏振態(tài)、信號的I(In phase)、Q(Quadrature)分量、不同的時隙、載波、以及模式等作為承載信號的自由度。高維調制技術是由多個自由度共同承載信號的,它能夠在不減小調制格式譜效率的情況下傳輸更遠的距離,因而比以往的調制格式更具優(yōu)勢。但高維調制技術是一種新興的調制技術,依然有很多問題亟待解決,這其中包括:高維空間星座點的選擇問題,高維符號的映射問題以及高維解調問題。良好的空間星座圖分布能夠增大星座點間的最小歐氏距離,從而增大調制格式的漸進功率效率;所以,星座點的選擇問題是高維調制首先需要解決的重要問題。高維映射理論的研究目前尚處于起步階段,有效的高維映射方法依然較少,性能更好的高維映射方法還在探索之中。因而高維調制技術要想得到大發(fā)展,高維映射技術也是需要解決的重要問題之一。另一方面,時下傳統(tǒng)的解調技術雖然已經(jīng)發(fā)展成熟,但適合高維調制的解調技術仍然有待開發(fā),尤其是高維調制不同于以往調制技術的復雜解調方法,都給高維解調增加了難題。本文對高維調制的上述三面問題進行了研究,具體內容安排如下:首先,對高維調制技術的研究目的進行了論述,介紹了近年來高維調制技術的研究成果和高維調制技術的主流研究方向,對國內外近年來高維調制技術的發(fā)展脈絡進行了梳理。然后,對高維調制的基本概念和公式做了詳細說明,尤其是對衡量調制格式傳輸容量和傳輸距離的譜效率和漸進功率效率做了詳細介紹,深入分析了二者對高維調制性能的影響。對常見的高維調制格式進行了介紹,包括偏振選擇正交相移鍵控(Polarization-Switched Quadrature Phase Shift Keying,PS-QPSK)、分組正交幅度調制(Set-Partitioned Quadrature Amplitude Modulation,SP-QAM)和偏振態(tài)正交幅度調制(Polarization-Quadrature Amplitude Modulation,POL-QAM)等。介紹了高維調制格式實現(xiàn)方法的種類,重點介紹了基于球填充理論的高維調制信號的實現(xiàn)方法,分別從球填充理論的產(chǎn)生、球填充晶格點的選取原則、以及常用晶格矩陣等方面進行了較為全面的敘述。給出了高維調制系統(tǒng)的基本模型和實現(xiàn)高維調制的流程,并對高維調制的關鍵技術做了一定的說明。其次,針對高維調制格式中空間星座點的選擇問題,提出了基于閾值的星座點選擇算法。從星座點選擇的重要性開始介紹,詳細說明了球填充高維調制技術進行星座點選擇的必要性。同時,給出了基于閾值的星座點選擇理論實現(xiàn)原理和步驟;將經(jīng)過星座點選擇的高維空間晶格點作為高維調制星座點,產(chǎn)生了高維信號,經(jīng)過我們所搭建的系統(tǒng)平臺進行仿真分析,并將本論文提出的基于閾值的星座點選擇算法和常用的兩種高維星座點選擇理論做了性能上的仿真對比,得到我們所提出的基于閾值的星座點選擇算法在傳輸性能上所具有的優(yōu)勢。再次,對高維映射的基本理論做了詳細的說明,介紹了幾種傳統(tǒng)的調制格式映射方法,分析了采用新型映射方法解決高維映射的必要性。根據(jù)高維映射特點,發(fā)現(xiàn)了將二次分配問題(Quadratic Assignment Problem,QAP)中的蟻群算法應用到高維映射能夠很好的滿足高維映射時代價函數(shù)中路徑最短的需求,實現(xiàn)高維映射性能的提升。介紹了蟻群算法的基本原理,以及實現(xiàn)的算法流程,仿真了利用Gray映射的高維調制和利用蟻群算法映射的高維調制的誤碼率曲線。最后,將最小均方誤差(Minimum Mean Square Error,MMSE)準則應用于高維解調。分析了傳統(tǒng)的解調方法應用于高維調制的不足,將符合高維解調的實際的MMSE算法應用于高維解調,給出了MMSE算法應用于高維解調的算法流程。接著,將高維調制信號在系統(tǒng)中傳輸,在接收端得到解調之后的高維信號,計算經(jīng)過MMSE解調之后輸出的高維調制信號誤碼率曲線,以及得到高維調制信號的眼圖。
【關鍵詞】：高維調制 球填充 星座點選擇 高維映射 高維解調
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN911.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 研究目的及意義12-14
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及研究成果14-16
• 1.3 論文主要內容及結構16-18
• 第2章 高維調制技術的基本理論18-34
• 2.1 高維調制技術基本概念18-25
• 2.1.1 比特到符號的映射18-19
• 2.1.2 譜效率和漸進功率效率19-20
• 2.1.3 典型的高維調制格式20-25
• 2.2 高維調制信號產(chǎn)生方法25-30
• 2.2.1 二進制分組編碼技術25-26
• 2.2.2 球填充高維調制技術26-30
• 2.3 高維調制系統(tǒng)模型30-31
• 2.4 高維調制的關鍵技術31-32
• 2.5 本章小結32-34
• 第3章 高維調制星座點選擇技術研究34-42
• 3.1 高維調制星座點選擇的意義34
• 3.2 常用的高維星座點選擇方法34-35
• 3.3 基于閾值的星座點選擇算法35-41
• 3.3.1 基于閾值的星座點選擇算法原理35-37
• 3.3.2 基于閾值的星座點選擇算法流程37-38
• 3.3.3 基于閾值的星座點選擇算法仿真結果38-41
• 3.4 本章小節(jié)41-42
• 第4章 高維調制映射技術研究42-52
• 4.1 高維調制映射的意義42
• 4.2 傳統(tǒng)的映射方法42-43
• 4.3 基于蟻群算法的高維映射43-51
• 4.3.1 高維映射特點43-45
• 4.3.2 蟻群算法的原理45-47
• 4.3.3 蟻群算法實現(xiàn)高維映射基本模型47-48
• 4.3.4 蟻群算法高維映射仿真結果48-51
• 4.4 本章小結51-52
• 第5章 高維調制信號的解調技術研究52-58
• 5.1 高維調制信號解調的意義52
• 5.2 MMSE準則的算法原理52-54
• 5.3 MMSE解調仿真效果54-56
• 5.4 本章小結56-58
• 第6章 總結和展望58-62
• 6.1 總結58-59
• 6.2 展望59-62
• 參考文獻62-69
• 作者簡介及在攻讀碩士期間取得的科研成果69-70
• 致謝70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：818270