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基于无碰撞区跳频序列的多级FFH/MFSK系统多用户检测算法研究

作　者: 赵永丽
导　师: 彭代渊
学　校: 西南交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 跳频通信 FFH/MFSK通信无碰撞区跳频序列多用户检测干扰消除
分类号: TN914.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

跳频通信技术是扩频通信技术之一,是一种多址接入技术,允许多个用户在相同频段上同时传输信息。跳频多址技术有以下优点：不需要连续的频谱,可以回避被干扰的频带；对远近效应不敏感,可以不使用功控,所以被广泛应用于军事、商用等领域。但同直接扩频多址(DS-CDMA)通信一样,跳频多址通信也面临着多址干扰(MAI)问题,在跳频系统中克服干扰的办法主要有两种：一是设计汉明相关性尽可能低的码型,二是使用消除或减少MAI的多用户检测技术。本文试图结合这两种方法,以期获得更好的抗多址干扰能力。首先本文采用一类无碰撞区(NHZ)跳频码,该类码在特定区间不会发生频点重合,并根据该类码的特点采用多级快速跳频多频移键控(FFH/MFSK)准同步系统,系统中将总的活动用户分组,组内用户和组间用户分别采用最优地址码和NHZ码区分,并使各用户时延不超过NHZ,故组间用户无干扰。然后,为进一步降低误比特率(BER),在接收端使用多用户检测算法,即基于最大行的最小均方误差(MMSE)异步快跳频多址干扰消除算法,并针对此算法进行了研究。最后,本文作者还研究了多级迭代干扰消除(MS-IIC)算法。本论文作者主要完成了以下工作：一、详细介绍了NHZ跳频序列,在有限域GF(p)和GF(pm)上分别构造了该序列,并分析了其性能。二、搭建基于NHZ序列的两级FFH/MFSK系统模型,包括发送端模型和接收端模型。详解了最优地址码的构造和编码方案,然后分析了组内用户多址干扰,根据干扰模型推导了符号干扰公式,最后在MATLAB平台上对系统各功能模块进行了仿真。三、深入研究了异步FFH/MFSK系统的MMSE多用户检测算法,并针对算法的效率和检测性能以及系统的复杂度作了改进,分别在AWGN和Rayleigh信道下对这两种算法进行了仿真。仿真结果表明改进的算法在信噪比较低时BER也较低,且较适用于多用户情况。本文作者又通过举例的方式,证明了改进的MMSE算法与MMSE算法相比检测效率高且复杂度低。作者还研究了门限阀值对系统容量的影响,在迭代一次时,改进的算法受门限值的影响较小；另外通过仿真还验证了部分条件一定时,会存在一个最佳的参数组合尽可能地降低BER。四、研究和改进了MS-IIC算法,根据仿真分析和实例比较可知,改进的MS-IIC算法能提高检测效率,改善系统性能以及减小算法复杂度。五、指出算法仍存在的不足之处和后序的改进方案,并给出了未来的研究方向。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第1章绪论  11-19
  1.1 研究背景与意义  11-15
    1.1.1 跳频通信的发展现状  12-13
    1.1.2 跳频序列的研究现状  13-15
  1.2 抗多址干扰的研究意义  15-16
  1.3 FFH/MFSK系统多址干扰消除算法的研究现状  16-18
  1.4 论文的主要思路和结构安排  18-19
第2章跳频通信系统基础  19-30
  2.1 跳频通信系统  19-24
    2.1.1 跳频通信系统的分类  20
    2.1.2 跳频通信的同步及组网方式  20-24
  2.2 无碰撞区跳频序列  24-29
    2.2.1 汉明相关  24-25
    2.2.2 无碰撞区和理论界  25-26
    2.2.3 NHZ序列的构造及其性能分析  26-29
  2.3 本章小结  29-30
第3章基于NHZ序列的多级FFH/MFSK系统研究  30-38
  3.1 多级FFH/MFSK跳频系统  30
  3.2 两级FFH/MFSK系统发送端模型  30-33
    3.2.1 组内用户地址码编码  31-32
    3.2.2 组内用户调制和组间用户跳频  32-33
    3.2.3 频率分配  33
  3.3 两级FFH/MFSK系统接收端模型  33-37
    3.3.1 组间用户解跳  34
    3.3.2 MFSK非相干解调  34-35
    3.3.3 干扰分析  35-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章 FFH/MFSK系统多址干扰消除算法研究  38-51
  4.1 MMSE多用户检测算法  38-41
  4.2 MMSE干扰消除算法的改进  41-46
  4.3 仿真与分析  46-50
    4.3.1 高斯信道下的误比特曲线  46-49
    4.3.2 瑞利衰落信道下的误比特曲线  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章多级迭代干扰消除算法研究  51-58
  5.1 MS-ⅡC算法  51-53
  5.2 MS-ⅡC算法的改进  53-56
  5.3 仿真分析  56-57
  5.4 本章小结  57-58
第6章总结与展望  58-60
  6.1 全文总结  58
  6.2 未来工作展望  58-60
参考文献  60-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  68

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