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基于因子图的信道均衡研究

作　者: 王桂凤
导　师: 金明录
学　校: 大连理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 信道均衡因子图和积算法
分类号: TN911.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 49次
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内容摘要

通信技术是为信息服务的,通信技术的发展是为了更加高效、高质量、安全可靠地传递和交换各种形式的信息。在任何通信系统中,信道特性对通信系统的性能有至关重要的影响,尤其在高速或无线通信中,由于信道特性不理想会造成严重的码间干扰,导致信号波形失真。信道均衡技术可以补偿信道的衰落特性,减少或消除码间干扰。在平均错误概率最小准则下,信道均衡最佳算法是最大后验概率(MAP)算法,但是该算法复杂度非常高。目前,对于信道均衡算法的研究主要集中在降低MAP算法的复杂度及在均方误差(MSE)准则下寻找接近MAP性能的均衡算法,本文研究内容主要基于后者。因子图作为一种图像化分析工具,越来越受到人们的关注,它可以形象得表示系统模型和函数,将全局函数分解为局部函数,利用和积算法转化为边界函数问题,采取了分而治之的策略,能够有效降低算法复杂度,已被广泛应用到很多领域。本文在因子图的基础上对信道均衡进行了研究,利用因子图实现了三种信道均衡算法,详细介绍了用于因子图的和积算法,并深入研究了其用于均衡算法的消息传递方法,并与传统基于滤波器的均衡算法比较,通过仿真对比分析了基于因子图的信道均衡性能。本文研究内容主要有以下几方面：1)介绍了具有ISI的通信系统模型。重点分析了码间干扰产生的原因,并给出了无码间干扰的条件,介绍了两种基于传统滤波器的信道均衡算法,即LMS算法和DFE算法,给出性能仿真图,以便与后面基于因子图的均衡算法比较。2)介绍了因子图及和积算法。利用Forney型因子图(FFG)详细介绍了如何利用和积算法求边界问题,给出了具体的消息传递规则,说明了因子图的优点。3)利用因子图实现了三种均衡算法,即无约束线性均衡算法、约束线性均衡算法和判决反馈均衡(DFE)算法,详细介绍了如何利用和积算法将其转化为边界问题,进而按照消息传递规则进行符号估计。这三种算法都利用了LMMSE准则,即假设符号的估计值是观测值的线性函数以降低复杂度。无约束线性均衡算法估计符号时考虑了整个观测值向量,而约束线性均衡算法只考虑了一部分观测值,本文针对低信噪比下两种均衡算法由于受噪声影响MSE较大的问题提出一种通过降低噪声对符号估计的影响进一步降低MSE的算法,仿真结果证明了这一点。最后,利用因子图实现了DFE算法,从当前被估计的符号中消除先前已判决符号的干扰,仿真结果证明其性能优于约束线性均衡算法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 信道均衡技术的研究现状  10-11
  1.3 本文研究内容和章节安排  11-13
2 信道均衡技术  13-28
  2.1 具有ISI的通信系统模型  13-16
    2.1.1 数字通信系统  13-15
    2.1.2 码间干扰的产生  15-16
  2.2 信道均衡技术  16-20
    2.2.1 无码间干扰条件  16-17
    2.2.2 均衡原理  17-19
    2.2.3 均衡准则  19-20
  2.3 码间干扰信道的最佳接收机  20-22
    2.3.1 MLSE准则  20-21
    2.3.2 MAP准则  21-22
  2.4 最小均方(LMS)算法  22-25
  2.5 判决反馈均衡(DFE)算法  25-27
  2.6 本章小结  27-28
3 因子图与和积算法  28-37
  3.1 因子图  28-31
  3.2 和积算法  31-36
    3.2.1 边界问题  31-33
    3.2.2 基于因子图的和积算法  33-36
  3.3 本章小结  36-37
4 基于因子图的信道均衡研究  37-53
  4.1 系统模型及相关计算  37-39
    4.1.1 系统模型  37
    4.1.2 相关计算  37-39
  4.2 无约束线性均衡  39-44
    4.2.1 无约束线性均衡算法  39-43
    4.2.2 无约束线性均衡算法性能仿真  43-44
  4.3 约束线性均衡  44-48
    4.3.1 约束线性均衡算法  45-46
    4.3.2 约束线性均衡算法性能仿真  46-48
  4.4 低SNR下对线性均衡的改进算法  48-49
  4.5 判决反馈均衡  49-52
    4.5.1 判决反馈均衡算法  50-51
    4.5.2 判决反馈均衡算法性能仿真  51-52
  4.6 本章小结  52-53
结论  53-55
参考文献  55-58
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  58-59
致谢  59-60

基于因子图的信道均衡研究

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