迭代均衡的关键技术及其实现

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近些年来,随着个人用户需求的快速增长,无线通信系统对通信性能和系统容量的要求越来越高。但由于无线通信信道的特殊性,在信号传输过程中,以下两种效应会严重制约系统的性能:1.点对点的通信链路容易受到多径效应的影响而产生码间串扰,影响信号正常的接收和解调。2.网络中的通信链路容易受到隐藏终端效应的影响,造成接收端信号碰撞,导致系统吞吐率下降。本文尝试利用迭代均衡技术,针对这两种效应,进行解决方案的探索和研究。均衡技术是对抗多径效应和码间串扰的有效手段。但是传统的均衡器受系统复杂度和算法性能的影响,难以直接应用于实际通信系统中。频域迭代均衡技术将Turbo码迭代译码原理与均衡技术相结合,通过均衡器和译码器之间的软信息交换大幅度提升了均衡器的性能,并且利用频域均衡技术降低了复杂度,同时实现了低复杂度和高性能,为均衡器在实际系统中的实现奠定了基础。本文首先对信道均衡与迭代均衡原理进行了介绍。之后对一种单载波频域迭代均衡算法进行了分析和算法简化,并通过仿真验证了简化算法的性能。然后利用极值理论与仿射运算等科学分析方法,对算法中信号和运算结果进行了范围分析,实现了算法的定点化。最后通过定点算法与浮点算法性能的比较,证明了定点化的合理性。针对网络通信链路中由于隐藏终端引起的信号碰撞问题,本文提出了一种基于迭代均衡原理的迭代碰撞恢复算法。由于碰撞信号可以看作是互为干扰分量信号的叠加,因此碰撞恢复可以等效为消除干扰、恢复发送信号的过程,其原理与信道均衡技术十分相似。迭代碰撞恢复算法通过对碰撞数据包合理的重构、运算消除碰撞信号间的干扰,并且将迭代均衡原理应用到接收机结构中,通过碰撞恢复模块和信道译码器之间的软信息迭代交互提高干扰信号消除的准确度,实现算法性能的大幅度提升,从而达到对抗隐藏终端效应、恢复碰撞信号的目的。对于迭代碰撞恢复算法在网络系统中的应用,本文进行了一系列的性能分析和仿真。分析结果表明该算法对隐藏终端情况下的系统容量有较大的提升作用,在不同的碰撞条件与多个碰撞节点场景下都表现出较好的碰撞恢复性能,具有很高的实际系统应用价值。
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