發(fā)布時(shí)間：2018-03-16 02:18

  本文選題：消息傳遞算法　切入點(diǎn)：相位噪聲估計(jì)　出處：《鄭州大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展,用戶數(shù)、數(shù)據(jù)吞吐量以及用戶對(duì)視頻通信等寬帶業(yè)務(wù)的需求呈指數(shù)式增長。超高頻無線通信可以滿足不斷增長的寬帶業(yè)務(wù)要求,成為未來無線通信的發(fā)展趨勢(shì)。但由于半導(dǎo)體制造技術(shù)的限制,高精度超高頻的振蕩器很難實(shí)現(xiàn)。不理想振蕩器在發(fā)射端和接收端產(chǎn)生的載波信號(hào)都將引入不同程度的相位噪聲。此外,為了提高無線通信系統(tǒng)傳輸速率,擴(kuò)大系統(tǒng)容量,發(fā)射端采用了高階調(diào)制技術(shù),而高階調(diào)制技術(shù)卻更易受到相位噪聲的影響�？梢�,相位噪聲無疑成為無線通信中影響性能的一個(gè)重要的因素。針對(duì)存在相位噪聲的系統(tǒng),設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的接收機(jī)依然是研究的熱點(diǎn)問題。本文針對(duì)存在相位噪聲的單輸入單輸出(single-input single-output,SISO)系統(tǒng)和多輸入多輸出(multiple-input multiple-output,MIMO)系統(tǒng)開展研究,提出了基于消息傳遞算法的估計(jì)、檢測(cè)和譯碼算法。1、針對(duì)高斯白噪聲(additive white Gaussian noise,AWGN)信道下噪聲方差未知的情況,提出了一種基于聯(lián)合SP-VMP的相位噪聲估計(jì)與譯碼算法�，F(xiàn)有方法通常將連續(xù)非高斯變量消息離散化后采用和積(sum-product,SP)算法,本文通過劃分系統(tǒng)模型的因子圖,聯(lián)合變分消息傳遞(variational message passing,VMP)算法與SP算法實(shí)現(xiàn)高效的相位噪聲估計(jì)、AWGN精度估計(jì)和譯碼。所提算法采用VMP規(guī)則處理非高斯連續(xù)變量消息,有效地降低了接收機(jī)算法的復(fù)雜度。與最先進(jìn)的Tikhonov接收機(jī)相比,所提出的接收機(jī)算法能夠以較低的復(fù)雜度達(dá)到相同的性能。2、考慮單載波多徑信道下存在相位噪聲的系統(tǒng),針對(duì)低復(fù)雜度接收機(jī)設(shè)計(jì)中的檢測(cè)問題,提出了融合高斯近似置信傳播(Gaussian approximate BP,GABP)算法和置信-期望傳播(belief propagation and expectation propagation,BP-EP)檢測(cè)算法的Doped EP高斯近似檢測(cè)算法。該算法不僅有效地解決了先進(jìn)的聯(lián)合BP-EP算法的迭代振蕩現(xiàn)象,而且系統(tǒng)的檢測(cè)性能相對(duì)于BP-EP和GABP算法有明顯地提升。所提Doped EP算法可以降低多徑信道下系統(tǒng)聯(lián)合相位噪聲估計(jì)與檢測(cè)算法的復(fù)雜度。3、研究了單載波符號(hào)間干擾(inter-symbol interference,ISI)信道下編碼通信系統(tǒng)存在相位噪聲情況下的最優(yōu)接收問題,提出了基于聯(lián)合置信、平均場(chǎng)和期望傳播(belief propagation,mean field and expectation propagation,BP-MF-EP)消息傳遞算法的迭代相位噪聲估計(jì)、檢測(cè)與譯碼接收機(jī)。在區(qū)域化的因子圖模型上,利用MF算法規(guī)則處理非線性的觀測(cè)函數(shù)節(jié)點(diǎn),對(duì)于含有離散變量的檢測(cè)、譯碼部分采用聯(lián)合BP和EP算法消息傳遞規(guī)則,對(duì)具有高斯型先驗(yàn)的相位噪聲估計(jì)部分采用BP算法消息傳遞規(guī)則。對(duì)于非線性問題,目前的算法通常采用一階泰勒級(jí)數(shù)將非線性模型線性化,如軟輸入的擴(kuò)展卡爾曼平滑方法。所提算法利用二階泰勒展開對(duì)相位噪聲估計(jì)部分的非高斯消息進(jìn)行了高斯近似,從而保留了相位噪聲分布的二階統(tǒng)計(jì)量。仿真結(jié)果表明,所提出算法的性能明顯優(yōu)于軟輸入擴(kuò)展卡爾曼估計(jì)與檢測(cè)算法,并且通過復(fù)雜度分析,兩種迭代算法的復(fù)雜度同階。4、針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MIMO系統(tǒng)中超高頻振蕩器不理想帶來的相位噪聲問題,將BP算法融合于廣義期望最大化(generalized expectation maximum,GEM)消息傳遞框架,在系統(tǒng)因子圖上設(shè)計(jì)合適的消息調(diào)度機(jī)制,用其E步處理非線性的似然函數(shù)節(jié)點(diǎn)和符號(hào)變量節(jié)點(diǎn),在其M步采用BP算法處理準(zhǔn)靜態(tài)信道和相位噪聲跟蹤過程,從而提出了一種MIMO系統(tǒng)下聯(lián)合信道、相位噪聲估計(jì)和符號(hào)檢測(cè)算法。所提出的迭代算法,不僅利用訓(xùn)練序列而且利用檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行信道和相位噪聲估計(jì),提高了信道和相位噪聲的估計(jì)精度。仿真結(jié)果表明,在信道和相位噪聲估計(jì)的均方誤差性能上,所提出的算法明顯優(yōu)于基于軟輸入的擴(kuò)展卡爾曼估計(jì)的聯(lián)合估計(jì)和檢測(cè)算法;對(duì)于采用不同的調(diào)制方案的系統(tǒng),在誤碼率(bit error rate,BER)性能上,提出的算法相對(duì)于最新提出的采用軟輸入擴(kuò)展卡爾曼的算法也具有顯著的性能優(yōu)勢(shì);對(duì)于未編碼系統(tǒng)本文所提出的算法已逼近理想情況下(信道和相位噪聲已知)誤幀率(frame error rate,FER)性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN92;TN919.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 秦忠宇;;脈沖多卜勒雷達(dá)中相位噪聲的分析和測(cè)量[J];宇航計(jì)測(cè)技術(shù);1986年03期

2 楊靜 ,楊盤洪;相位噪聲理論與測(cè)量綜述[J];國外電子測(cè)量技術(shù);2000年06期

3 杜存綱;程控直接數(shù)字合成的相位噪聲[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);2002年03期

4 Paul Smith;鮮為人知的相位噪聲特性[J];世界電子元器件;2005年02期

5 陳國龍;相位噪聲及其測(cè)試技術(shù)[J];電子質(zhì)量;2005年02期

6 陳國龍;相位噪聲及其測(cè)試技術(shù)[J];今日電子;2005年04期

7 嚴(yán)剛峰;黃顯核;譚航;譚峰;;混沌分量對(duì)相位噪聲測(cè)量的影響[J];測(cè)控技術(shù);2008年09期

8 夏飛飛;張治琴;;相位噪聲及其測(cè)量方法的探討[J];電視工程;2009年03期

9 石世怡;;無線廣播通信設(shè)備的相位噪聲與測(cè)量[J];廣播電視信息;2009年11期

10 賀靜波;胡生亮;羅亞松;劉忠;;基于隨機(jī)微分的相位噪聲統(tǒng)計(jì)特性[J];中國激光;2012年10期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉輝;楊石玲;張江華;;相位噪聲相關(guān)對(duì)消技術(shù)研究[A];2007年全國微波毫米波會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2007年

2 時(shí)勇;許小鋒;劉毅;;信號(hào)分析儀中的相位噪聲測(cè)量技術(shù)[A];第二十八屆中國（天津）2014IT、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、電子、儀器儀表創(chuàng)新學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2014年

3 吳濤;唐小宏;肖飛;;相位噪聲對(duì)頻率步進(jìn)雷達(dá)的影響仿真[A];2009年全國微波毫米波會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2009年

4 聶偉;帥濤;劉亞歡;李國通;;相位噪聲對(duì)衛(wèi)星信號(hào)解調(diào)誤碼率的影響分析[A];第三屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)電子文集——S04原子鐘技術(shù)與時(shí)頻系統(tǒng)[C];2012年

5 李鵬;米紅;鄭晉軍;陳忠貴;;導(dǎo)航信號(hào)相位噪聲指標(biāo)分析[A];第二屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)電子文集[C];2011年

6 姜春榮;謝碧華;王兆永;;信號(hào)源相位噪聲的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)[A];1991年全國微波會(huì)議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

7 潘光斌;;基于頻譜儀的相位噪聲測(cè)試及不確定度分析[A];第三次全國會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

8 鄧永生;熊蔚明;謝春堅(jiān);陳小敏;;相位噪聲對(duì)BPSK系統(tǒng)誤碼率的影響[A];第二十三屆全國空間探測(cè)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2010年

9 徐偉;鮑景富;廖汗青;劉虹;;DDS噪聲分析及設(shè)計(jì)[A];2005'全國微波毫米波會(huì)議論文集（第三冊(cè)）[C];2006年

10 李長生;王文騏;詹福春;;射頻應(yīng)用的壓控振蕩器相位噪聲的研究[A];2003'全國微波毫米波會(huì)議論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 羅德與施瓦茨中國有限公司;信號(hào)源綜合分析的高端技術(shù)[N];中國電子報(bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 董紹鋒;基于異頻信號(hào)間相位群特征的相位噪聲測(cè)量技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

2 李智鵬;非線性電路中相位噪聲模型及其應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2016年

3 王瑋;基于聯(lián)合消息傳遞算法的相位噪聲估計(jì)[D];鄭州大學(xué);2017年

4 嚴(yán)剛峰;基于動(dòng)力系統(tǒng)模型的振蕩器相位噪聲分析的方法研究[D];電子科技大學(xué);2011年

5 王艷;反饋式振蕩器相位噪聲的理論分析及優(yōu)化技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

6 陳鵬;無線通信中相位噪聲和載波頻偏的估計(jì)與消除[D];北京郵電大學(xué);2012年

7 Ibo Mooketsi Ngebani;V-OFDM無線空中接口中的相位噪聲分析與補(bǔ)償[D];浙江大學(xué);2015年

8 馬海虹;W波段低相噪鎖相頻綜技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2007年

9 井慶豐;OFDM系統(tǒng)中相位噪聲的自適應(yīng)補(bǔ)償方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

10 約翰（Jean Temga）;CO-OFDM系統(tǒng)中相位噪聲的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳雪梅;CO-OFDM系統(tǒng)中抑制相位噪聲技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 何國軍;基于環(huán)形振蕩器的鎖相環(huán)相位噪聲研究[D];電子科技大學(xué);2015年

3 成斌;X波段抗振頻率源的研制[D];電子科技大學(xué);2013年

4 任玉興;毫米波倍頻源技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 王福興;光電振蕩器研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 潘明爭;S波段低噪聲VCO的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 劉姍姍;應(yīng)用于LVDS高速接口的低抖動(dòng)鎖相環(huán)的研究與設(shè)計(jì)[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

8 王田;相位噪聲對(duì)60GHz通信系統(tǒng)的影響分析與校正[D];電子科技大學(xué);2014年

9 汪小娥;低相噪LC振蕩器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

10 黃俊;微波光子鏈路相位噪聲研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1617897