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未来的无线通信向着高速和宽带的方向发展,无线应用已不仅限于低速率的话音通信,Internet接入、文件传输、视频流和其他多媒体业务将引领人们进入崭新的通信时代。在这丰富多彩的应用后面,需要适合宽带、高速无线传输技术的支持。宽带无线信道中的信号更容易受到严重的衰落和多径效应的影响,因此宽带无线传输技术成为了现在研究的热点。
分集和均衡可以有效地抵抗衰落和多径效应。发射天线分集技术以其良好的抗衰落性能被3G标准采用;单载波频域均衡技术比传统时域均衡技术更简单、更便于实现;非相干检测可以省去复杂且性能不好的信道预测电路。而为了获得更高的编码增益,必须将这些抗衰落技术和诸如Turbo码的信道编码有效结合。本论文主要研究内容就是结合上述抗衰落技术和迭代译码技术,研究它们在衰落信道中的性能。
本文首先简要回顾了纠错码的历史,给出了全文的框架。然后介绍了移动信道中的衰落现象及分类,并分析了几种常用的衰落信道模型,包括平坦衰落模型和频率选择性衰落模型。另外还给出了一种块衰落模型,它假设衰落信道的参数在一段时间内保持恒定,因此能更好地表征实际信道。它们都是后面性能仿真的基本信道假设。
软输入/软输出(SISO)极大似然译码是迭代译码技术的核心。本文的第三章分析了Turbo码的MAP算法,并且分析了max-log-MAP这种简化算法,给出了它们的伪代码。随后还分析了Turbo乘积码子码的SISO算法及相应的迭代译码算法。
为了解决衰落信道中接收机同步困难和信道预测电路复杂的问题,第四章主要分析的是非相干迭代译码。类似传统的差分检测,它引入了“联合状态”的概念,对若干个符号联合检测来消除相位模糊的影响,从而省去了信道预测电路。在推导出这种简化的非相干MAP算法后,作者给出了非相干迭代译码器结构框图并在AWGN信道和Rayleigh衰落信道中进行了计算机仿真。与传统的差分检测相比,这种运用了多符号联合检测的迭代译码算法大大优于DPSK的性能。通过增大联合检测区间,可使该算法的性能在理论上逼近相干检测。
另一方面,在频率选择性衰落信道中的符号间干扰(ISI)十分严重,导致传统时域信道均衡器的阶数过高而难于实现。本文第五章介绍了一种简单有效的频域均衡算法,并结合发射天线分集技术和Turbo乘积码技术,提出了一种新的适合与宽带无线传输的系统结构。该系统具有接收端结构简单,抗衰落性能好,频谱利用率高等优点。在分析了系统各个组成部分的基础上,计算机仿真结果也证明了这个系统优越的性能。
最后分别指出了上述二种方案中函待解决的问题。