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连续相位调制信号在长时延扩展信道下的均衡算法

作　者: 刘永鑫
导　师: 周世东
学　校: 清华大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 连续相位调制连续相位频移键控单载波频域均衡和积算法因子图最小均方误差判决反馈均衡
分类号: TN911.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

为了解决连续相位信号在长时延扩展信道下的均衡问题,我们提出了三种算法。当信道的时延扩展很长时,时域均衡算法是十分复杂的,但是当信道具有稀疏特性的时候,我们可以利用因子图理论设计一个软输入软输出的迭代均衡算法。在信道稀疏的假定下这个算法的复杂度要大大小于最优的BCJR算法,并且我们可以利用算法的并行特性提高算法的执行效率。为了对抗一般的长时延扩展信道,我们利用单载波频域均衡的原理,针对一种特殊的CPM信号,连续相位频移键控(CPFSK)信号,设计了一个在最小均方误差准则下的最优频域均衡算法。这个算法可以应用于线性调制的CPM信号,但是对于非线性CPM信号却无能为力。针对非线性CPM信号,利用CPM信号的PAM分解,我们设计了通用的单调制系数CPM频域均衡算法,这个算法具有三个优点:1)可以用于非线性调制;2)可以对抗长时延扩展;3)应用于CPM信号时,可以利用PAM分解降低复杂度。仿真结果表明我们的算法性能比传统的频域均衡算法好,但是复杂度略高。通过忽略能量小的PAM分量,我们可以在几乎不损失性能的情况下降低算法的复杂度。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-11
第1章引言  11-16
  1.1 连续相位调制技术概述  11-13
  1.2 CPM均衡算法的研究现状  13-14
  1.3 论文的主要内容和结构  14-16
第2章 CPM信号的模型  16-26
  2.1 CPM信号的网格特性  16-20
    2.1.1 倾斜网格表示  16-17
    2.1.2 利用差分网格图分析CPM信号的性能  17-19
    2.1.3 SCCPM系统  19-20
  2.2 CPM信号的PAM(pulse amplitude modulation)表示  20-25
    2.2.1 CPM的Laurent分解  20-21
    2.2.2 基于Laurent分解的完美接收机  21-22
    2.2.3 基于Laurent分解的缩减状态接收机  22
    2.2.4 4进制,2RC,h=1/4  22-23
    2.2.5 4进制,3RC,h=(4/16,5/16)  23-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章稀疏多径信道与基于因子图的时域均衡算法  26-35
  3.1 稀疏多径信道  26
  3.2 因子图  26-28
    3.2.1 边缘函数与函数的因式分解  27
    3.2.2 因子图的定义  27-28
    3.2.3 利用和积算法计算所有变量的边缘函数  28
  3.3 基于因子图的均衡算法  28-31
    3.3.1 算法流程  29
    3.3.2 算法的复杂度  29-31
  3.4 仿真结果与性能分析  31-34
    3.4.1 时延扩展对性能的影响  31
    3.4.2 CPM信号参数对性能的影响  31-34
  3.5 本章小结  34-35
第4章 CPFSK信号的频域均衡算法  35-50
  4.1 单载波频域均衡  35-39
    4.1.1 SCFDE模型  35-37
    4.1.2 经典频域均衡算法  37-38
    4.1.3 判决反馈均衡  38-39
    4.1.4 频域均衡的物理意义  39
  4.2 CPFSK信号的频域均衡算法  39-43
    4.2.1 算法模型  39-40
    4.2.2 维纳滤波器  40-42
    4.2.3 反馈滤波器  42-43
    4.2.4 解调器  43
  4.3 仿真结果和分析  43-48
    4.3.1 数据长度对性能的影响  43
    4.3.2 时延扩展对算法性能的影响  43-45
    4.3.3 CPM信号参数对性能的影响  45-47
    4.3.4 频域均衡与MLSE算法的对比  47-48
  4.4 本章小结  48-50
第5章 CPM信号的频域均衡算法  50-71
  5.1 CPM信号的频域均衡算法(FD-MMSE-DFE)  50-61
    5.1.1 信号和信道模型  50-52
    5.1.2 MLSE均衡算法  52-53
    5.1.3 FD-MMSE-DFE的设计思路  53-54
    5.1.4 FD-MMSE-DFE的数学表示  54
    5.1.5 维纳滤波器  54-56
    5.1.6 反馈滤波器  56-60
    5.1.7 解调器  60-61
    5.1.8 算法复杂度  61
  5.2 仿真结果  61-70
    5.2.1 CPM信号的参数对性能的影响  62-64
    5.2.2 维特比译码器状态数对性能的影响  64-65
    5.2.3 反馈滤波器阶数对性能的影响  65
    5.2.4 时延扩展对性能的影响  65-66
    5.2.5 数据长度对性能的影响  66
    5.2.6 多进制的CPM信号:四进制,1RC,h=0.25  66
    5.2.7 低复杂度的频域均衡算法(RC-FD-MMSE-DFE)  66-70
      5.2.7.1 二进制、3RC、h=0.5  68-69
      5.2.7.2 四进制、2RC、h=0.25  69-70
    5.2.8 FD-MMSE-DFE与MLSE算法的对比  70
  5.3 本章小结  70-71
第6章全文总结  71-74
  6.1 算法的比较与分析  71-73
    6.1.1 概述  71-72
    6.1.2 算法复杂度的比较  72-73
  6.2 未来的研究方向  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  78

连续相位调制信号在长时延扩展信道下的均衡算法

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