低复杂度OFDM-Turbo接收系统中迭代停止准则的研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nathan_zk
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近年来,随着水声通信技术的发展和通信场景越来越复杂,一方面人们对通信质量的要求越来越高,另一方面对通信的速率要求越来越快,对于环境较为苛刻的水声场景下,高质量的通信传输系统成为了研究的重点方向。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术拥有抵抗多径衰落和高频谱利用率的天然优势,成为无线通信尤其是宽带无线通信最重要的调制技术之一。同时由于信道的复杂性,高性能的接收机也成为了研究重点,一个高性能的接收机可以在接收端对接收数据进行有效的均衡和译码,使得接收端能够获得高质量的接收数据。Turbo均衡作为高性能的一种均衡方式,非常适合要求高传输质量的通信系统,同时,Turbo均衡的迭代均衡方式引入了较高的算法复杂度,因此降低Turbo均衡复杂度也成为研究的重要方向。本文以OFDM-Turbo接收系统为背景,研究基于符号偏移程度(Degree of symbol offset,DOSO)的迭代停止准则,并通过仿真分析和对比,验证了该算法的可行性。本论文的主要工作概况如下:1、介绍了 OFDM通信系统的基本实现方式和通信处理流程、Turbo均衡的基本原理,以及OFDM-Turbo接收系统具体的实现方法。介绍了 Turbo码译码结构以及相关的迭代停止准则。2、分析了 Turbo均衡中译码器和均衡器输出的外部信息的统计特性,基于该统计特性介绍了两种相关的迭代停止准则,即基于外信息统计量(Extrinsic Information statistics,EIS)的迭代停止准则和基于符号可靠性度量(Symbol Reliable Measure,SRM)的迭代停止准则。3、提出了 Turbo均衡中基于符号偏移程度DOSO的迭代停止准则,详细地介绍了该准则的算法流程和具体地实现方式。该准则通过观察每次迭代完成以后得到的符号均值与调制星座点之间的距离,以及前后两次迭代时距离的变化程度,来判定符号的纠正效果,通过设定合理的阈值来提前终止迭代过程。且以OFDM-Turbo接受系统为背景,进行了仿真实验,一方面验证了算法性能,另一方面与EIS迭代停止准则和SRM迭代停止准则进行了对比,证明了该算法的性能优势。4、基于DOSO迭代停止准则,在DOSO准则之上提出了三种改进方案。(a)基于双门限的DOSO迭代停止准则,该准则为用于迭代停止的阈值设定上门限及下门限,可以在几乎不降低误码率的情况下,有效地改善低信噪比环境下的算法复杂度。(b)基于符号选择性迭代的DOSO迭代停止准则,在该准则下,每次迭代处理完成会对所有符号进行判定,仅仅对不可信的符号进行后续迭代过程。(c)基于自适应门限的DOSO迭代停止准则,该准则下用于终止迭代的参数门限会随着迭代过程的进行动态调整,以适应不同信噪比环境下的需求。三种准则可以不同程度地进一步降低DOSO准则的算法复杂度。并且对这三种准则进行了仿真实验,验证了方案的可行性和有效性。5.对第3点中提出的DOSO迭代停止准则以及第4点中的(a)、(b)、(c)三种改进方案进行了湖实验和解调分析,进一步验证了方案的可行性。
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