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极低信噪比下编码辅助迭代同步方法

作　者: 唐发建
导　师: 史治平
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 深空通信 LDPC-Hadamard码 CA 导频 载波同步
分类号: TN927
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 55次
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内容摘要


深空信道是典型的功率受限信道,信道中的信噪比极低,但频带资源丰富。在这种信道中,必须使用高编码增益的低码率纠错码才能保证可靠性通信,而这类码字较难设计。在极低信噪比环境下,信号同步是另一个需要解决的难点,它是纠错码达到其理想性能的前提。即使较小的同步偏移都会造成译码器输入信号的功率大幅下降,当译码器的输入信噪比低于译码门限时,译码器将无法正常译码。传统的同步方法将同步器独立于译码器,很难在深空通信中正常工作。而利用译码器输出的软信息辅助同步具有较好的同步性能,并成为新的研究方向。现有的编码辅助(Code Aided,CA)同步算法工作的信噪比区间大约为SNR>-8dB,对于更低的信噪比环境,这些算法存在复杂度高、估计范围小、估计精度较差等问题。本文针对这些问题进行了详细的研究,主要内容如下:首先简要介绍深空通信中信道编码和信号同步发展情况。然后介绍了低码率LDPC-Hadamard码的编译码原理,并设计了短码长低码率的好码,给出了具体的参数,并分析了影响码字性能的因素。在第三章介绍了常用的几种CA同步算法,即EM算法、梯度算法、SP-EM算法,并仿真分析了它们的性能。第四章重点研究了CA载波同步算法。从三个方面研究了复杂度相对较低的CA载波同步算法,即简化的EM算法、基于相关的CA同步算法以及基于级数近似的CA同步算法。仿真结果表明给出的算法能在性能损失可接受的范围内降低复杂度。为扩大估计范围,第五章利用导频和编码共同辅助载波同步。理论和仿真结果表明给出的算法估计精度很高,且具有较大的同步范围。最后研究了定时联合载波同步算法,给出了同步方案及仿真结果。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-14
第一章 绪论  14-17
  1.1 研究背景  14-16
    1.1.1 信道编码简介  14-15
    1.1.2 定时和载波同步算法简介  15-16
  1.2 主要内容及结构安排  16-17
第二章 低码率LDPC 码  17-25
  2.1 编码结构  17-19
  2.2 译码结构  19-20
  2.3 具体码字的设计  20-21
  2.4 仿真结果  21-23
    2.4.1 迭代次数  21-23
    2.4.2 码长  23
    2.4.3 码率  23
  2.5 本章小结  23-25
第三章 常用的编码辅助同步算法  25-37
  3.1 信号模型  25-27
  3.2 最大似然估计  27
  3.3 EM 算法  27-29
  3.4 梯度算法  29
  3.5 SP-EM 算法  29-31
  3.6 衡量同步参数估计性能的标准  31-32
  3.7 仿真结果  32-36
  3.8 本章小结  36-37
第四章 低复杂度编码辅助载波同步算法  37-56
  4.1 CA 载波同步算法模型  37-38
  4.2 简化的EM 载波同步算法  38-44
    4.2.1 算法描述  38-40
    4.2.2 仿真结果  40-44
  4.3 基于相关的CA 载波同步算法  44-48
    4.3.1 算法描述  44-46
    4.3.2 仿真结果  46-48
  4.4 基于级数近似的CA 载波同步算法  48-52
    4.4.1 算法描述  48-50
    4.4.2 仿真结果  50-52
  4.5 不同算法比较  52-55
  4.6 本章小结  55-56
第五章 大频偏大相偏情况下的载波同步算法  56-73
  5.1 系统模型  56-57
  5.2 DA 载波同步  57-64
    5.2.1 DA 同步基本算法  57-60
    5.2.2 低信噪比下的同步方案（0dB 左右）  60-63
    5.2.3 极低信噪比下的同步方案(-10dB 左右)  63-64
  5.3 DA 联合CA 载波同步  64-65
  5.4 仿真结果  65-72
    5.4.1 低信噪比下的仿真结果（0dB 左右）  65-68
    5.4.2 极低信噪比下的仿真结果（-10dB 左右）  68-72
  5.5 本章小结  72-73
第六章 定时联合载波同步算法  73-81
  6.1 定时同步算法  73-77
  6.2 定时联合载波同步算法  77-80
  6.3 本章小结  80-81
第七章 总结  81-82
  7.1 研究总结  81
  7.2 研究展望  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-87
个人简历  87-88
攻读硕士学位期间的研究成果  88-89

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 卫星通信和宇宙通信
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