无线通信中的Turbo码及Turbo均衡技术研究

论文摘要

随着通信技术的迅猛发展和用户需求的不断增长,新一代无线通信需要提供丰富的多媒体数据业务,这对通信系统频谱效率和服务质量（QoS）提出了更高的要求。Turbo码在3gpp协议中已经被正式提出应用。多输入多输出（MIMO）技术能在不增加带宽的情况下,成倍提高系统的传输速率和传输质量。多径效应使得信道失真导致码间干扰（ISI）,因此移动通信中需要使用均衡技术。Turbo均衡器把均衡和译码很好地结合起来,显著地改善了系统性能。本文着重研究Turbo编译码技术及其在均衡中的应用,以及在频率选择性MIMO信道中Turbo均衡的应用。论文的主要工作包括:1、详细分析宽带衰落无线信道动态特性,给出了系统传输模型,论述各种自适应均衡技术在通信系统中的应用,对均衡器进行了分类,推导了均衡技术的基本原理和相应准则,并给出典型均衡技术的性能仿真。2、研究并讨论Turbo码（包括PCCC和SCCC）的框架和基本原理,主要研究了不同译码算法、迭代次数、交织长度、分量码和码率等参数对Turbo码性能的影响,并对Turbo码在高斯白噪声信道下选用Log-MAP译码算法进行了仿真。3、分析了Turbo均衡的基本原理和基本框架,研究了Turbo均衡的基本算法,并通过仿真对各算法性能进行了对比分析。对其中一种基于MMSE的Turbo均衡做了详细的讨论,分析其在Proakis经典信道下迭代次数对均衡的作用,仿真表明基于MMSE的均衡算法能使系统性能明显改善。4、研究Turbo均衡在频率选择性MIMO信道中的应用。首先分析了MIMO信道模型,然后对一种应用在频率选择性MIMO信道中的空时Turbo均衡做了详细的研究,最后仿真实验证明该算法的有效性和可行性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 宽带移动通信技术的发展
• 1.2 MIMO 系统概述
• 1.3 Turbo 码研究现状
• 1.4 Turbo 均衡的研究现状
• 1.4.1 单载波Turbo 均衡
• 1.4.2 MIMO Turbo 均衡
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 无线通信中的均衡技术
• 2.1 无线信道研究
• 2.2 宽带衰落信道的动态特性
• 2.2.1 散射函数
• 2.2.2 时延扩展
• 2.2.3 多普勒扩展
• 2.3 系统传输模型
• 2.4 均衡技术
• 2.4.1 均衡基本原理
• 2.4.2 均衡器的分类
• 2.5 均衡算法
• 2.5.1 线性均衡
• 2.5.2 判决反馈均衡
• 2.5.3 盲均衡
• 2.6 算法仿真和性能分析
• 2.6.1 线性均衡器
• 2.6.2 判决反馈均衡器
• 2.6.3 盲均衡器
• 2.7 本章小结
• 第三章 Turbo 码基本原理
• 3.1 Turbo 码的编码结构
• 3.1.1 并行级联卷积码（PCCC）的编码器结构
• 3.1.2 串行级联卷积码（SCCC）的编码器结构
• 3.2 Turbo 迭代译码器结构
• 3.3 Turbo 迭代译码器原理
• 3.3.1 MAP 译码算法
• 3.3.2 LOG-MAP 译码算法
• 3.4 Turbo 码中交织器的设计
• 3.4.1 交织器的基本原理
• 3.4.2 交织器的功能分析
• 3.5 Turbo 码的仿真
• 3.6 本章小结
• 第四章 Turbo 均衡
• 4.1 ISI 信道模型
• 4.2 Turbo 均衡原理
• 4.3 Turbo 均衡的算法
• 4.3.1 MAP 均衡算法
• 4.3.2 基于MMSE 准则的线性Turbo 均衡算法
• 4.3.3 基于MMSE 准则的判决反馈Turbo 均衡算法
• 4.4 Turbo 均衡的性能仿真及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 MIMO Turbo 均衡
• 5.1 MIMO 信道模型
• 5.1.1 窄带MIMO 模型
• 5.1.2 宽带MIMO 模型（频率选择性MIMO 信道）
• 5.2 空时 Turbo 均衡
• 5.2.1 系统模型
• 5.2.2 软输入软输出MMSE 检测器
• 5.3 性能仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 下一步研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果