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多符号差分相移键控（PSK）调制半定松弛检测算法研究

作　者: 李强
导　师: 马征
学　校: 西南交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 相移键控(MPSK) 半定松弛(SDR) 多符号差分(MSDD) 时变瑞利衰落信道软判决译码最大后验概率(MAP)
分类号: TN911.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

相移键控MPSK调制技术是数字通信中常用的调制技术。使用MPSK调制一般情况下需要进行相干解调,这就需要进行信道估计,然而当通信系统信道变化太快或者天线数目较多时,这种信道估计就很难实现。尽管利用差分检测技术可以避免复杂的信道估计,但是它会导致性能的损失,而且在快衰落信道中会出现严重的误码平层问题。为了改善和提高差分检测的性能,人们提出了多符号差分检测(Multi-Symbol Differential Detection,MSDD)技术。目前,基于最大似然(ML)的MSDD是性能最优的,不过其复杂度会随着调制阶数和维数成指数增长。因此,能够降低ML-MSDD的复杂度十分有意义。半定松弛(Semi-definite Relaxation,SDR)检测算法便是很有效的一种,它已经在信号处理和通信系统中得到了广泛应用,如在波束成形技术、传感网络节点定位技术以及MIMO检测技术等。近来,已有文献将SDR应用到了MSDD中,提出了一种新颖的SDR-MSDD检测算法。该算法在大幅度减小复杂度的同时,也取得了优异的性能。不过该研究目前是基于QDPSK调制的,本文在对SDR检测算法及其在MIMO系统中的性能进行研究和分析的基础上,研究了适用于高阶MDPSK调制的SDR-MSDD算法,并在时变瑞利衰落信道中对其性能进行了仿真和分析。结果证明,在高阶情况下其性能也和最优的ML-MSDD检测性能非常接近,而且在这种高阶情况下,其复杂度要比球形译码低很多,同时也可以克服传统差分检测中存在的误码平层问题。由于软判决比硬判决能够提供更好的性能,同时考虑到MSDD的优异性能,本文将低秩半定松弛多符号差分检测算法与软判决译码结合,研究了基于最大后验概率(Maximum-a-posteriori,MAP)的低秩半定松弛多符号差分(MAP-SDR-MSDD)检测算法。本文推导了该检测算法的数学模型,详细阐述了该检测算法的原理和过程,并结合卷积码和Turbo码在时变瑞利衰落信道中进行了性能的仿真和分析。结果显示,该检测算法可以使系统的性能得以大幅度提升。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-19
  1.1 论文研究背景及意义  11-16
    1.1.1 半定松弛算法概述  13-15
    1.1.2 差分检测算法概述  15-16
  1.2 论文研究的主要内容  16-17
  1.3 论文结构及内容安排  17-19
第2章 MIMO系统中的SDR检测算法  19-32
  2.1 信道模型介绍  19-20
    2.1.1 高斯白噪声信道  19
    2.1.2 瑞利衰落信道  19-20
  2.2 MIMO系统模型  20-21
  2.3 SDR算法及在MIMO中的应用  21-28
    2.3.1 SDR算法简介  21-24
    2.3.2 SDR算法在MIMO中的应用  24-28
  2.4 仿真结果与分析  28-31
  2.5 本章小结  31-32
第3章 SDR在多符号差分相移键控(PSK)检测算法中的应用  32-52
  3.1 传统差分检测算法  32-34
    3.1.1 差分调制  32-33
    3.1.2 差分检测  33
    3.1.3 传统差分检测算法性能仿真与分析  33-34
  3.2 多符号差分检测算法  34-43
    3.2.1 ML-MSDD模型  35-37
    3.2.2 球形译码多符号差分检测  37-39
    3.2.3 半定松弛多符号差分检测  39-43
  3.3 仿真结果与分析  43-51
    3.3.1 算法性能分析  43-49
    3.3.2 复杂度分析  49-51
  3.4 本章小结  51-52
第4章多符号差分相移键控调制SDR软解调研究  52-66
  4.1 引言  52-53
  4.2 最大后验概率(MAP)软解调  53-55
  4.3 MSDD对数似然表达式和MAP-ML-MSDD模型  55-57
    4.3.1 MSDD对数似然表达式  55-56
    4.3.2 最大后验概率的ML-MSDD模型  56-57
  4.4 基于最大后验概率的SDR-MSDD  57-62
    4.4.1 基于最大后验概率的球形译码  57-58
    4.4.2 MAP SDR-MSDD  58-62
  4.5 仿真结果与分析  62-65
  4.6 本章小结  65-66
结论与展望  66-68
  本文工作总结  66-67
  论文中的不足和未来工作展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-74
攻读硕士期间完成的论文和参与的科研项目  74

多符号差分相移键控（PSK）调制半定松弛检测算法研究

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