【正文】 P譯碼器反饋給信道估計模塊的有用信息變少了。仿真 結(jié)果表明，在 COST207的 TU 環(huán)境下，與 LS 直接判決反饋相比，降低了地板效應(yīng)，在信噪比 25dB 時，誤碼率下降約一個數(shù)量級。感謝本文參考文獻提到的作者及合作者，是他們的成果奠定了我的工作基礎(chǔ)。） 評閱教師評定成績（百分制） 評閱教師簽名： 日期： 北京工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文 ）答辯記錄 答辯時間 年 月 日 答辯地點 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 題 目 字數(shù) 答辯小組 成 員 姓 名 職 稱 姓 名 職 稱 姓 名 職 稱 答辯內(nèi)容摘要：（闡述答辯小組提問及學(xué)生答辯情況） 答辯小組意見 （選題意義，所用資料和數(shù)據(jù)可靠性；創(chuàng)新性成果及學(xué)術(shù)水平；寫作規(guī)范化和邏輯性；存在的主要不足之處，答辯情況等。 感謝我的班主任，因 為在大學(xué)里大多時間是自主學(xué)習(xí)，是他從大一開始一直叮囑我們在大學(xué)里不能只顧玩而忘記學(xué)習(xí)，讓我們在畢業(yè)之際沒有像其些同學(xué)那樣感到在大學(xué)里虛度了好幾年。該算法在降低傳統(tǒng)卡爾曼濾波計算復(fù)雜度的同時，能夠有效地跟蹤信道的快速變化。圖 7表明，在相同的迭代次數(shù)下， RLS算法與 LR算法的 FER性能十分接近。假定語音信號可看成由一 AR模型產(chǎn)生： 時間更新方程： 測量更新方程： K(t)為卡爾曼增益，其計算公式為： 其中 分別為過程模型噪聲協(xié)方差和測量模型噪聲協(xié)方差，測量協(xié)方差可以通過觀測得到，則較難確定，在本實驗中則通過與兩者比較 得到。第 3步則通過 FFT得到頻域的信道傳輸函數(shù)矩陣。這里將 其擴展應(yīng)用到 MIMOOFDM系統(tǒng)中。然后采用 LS信道估計算法估算信道響?ipH ，并用 DFT插值算法內(nèi)插出所有子信道的信道響 ?iH 。 此外，還有面向判決反饋的信道估計方法具有較高的有效信息傳輸速率，對于慢時變信道有較好的跟蹤性能，但對于快時變信道，因為信道的快變 造成面向判決信道估計具有較大的殘余誤差，所以跟蹤性能大大下降。從功率角度，定義輸出峰均比 PAPR 2 2 2A /E { | X (k ) | } = r。 （ 1） 抗多徑效應(yīng)和頻率選擇性衰落能力強。其功率譜如圖 11 所示。而多模型自適應(yīng)控制是在傳統(tǒng)自適應(yīng)控制方法無法充分描述復(fù)雜非線性系統(tǒng)性能時提出的。多模型控制方法適用于非線性系統(tǒng)中，能夠達到較好的控制精度、跟蹤速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。自此之后的 100 多年中，無線通信經(jīng)歷了從模 擬移動通信到數(shù)字移動通信，從窄帶通信到寬帶通信的發(fā)展過程。由于信道參數(shù)變化緩慢，故可以適當(dāng)減少插入導(dǎo)頻序列的個數(shù)，然后又對其進行了實驗仿真，結(jié)果表明，改進信道估計方案的估計性能優(yōu)越性體現(xiàn)的更加明顯。正交頻 分復(fù)用 (OFDM)作為一種高效的、廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸方式 ，適用于多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)。要想從接收信號中解調(diào)獲得發(fā)送數(shù)據(jù)，必須獲知無線信道的狀態(tài)信息（ CSI），因此對無線信道進行合理的建模和準確的估計是無線通信的關(guān)鍵問題之一。該算法通過導(dǎo)頻信息獲得初始信道估計，在迭代過程中進一步精確地估計限幅導(dǎo)頻序列和非線性失真信息。 多模型理論研究現(xiàn)狀 在我們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，由于系統(tǒng)的復(fù)雜化和多元化，導(dǎo)致單一模型是無法準確跟蹤系統(tǒng)參數(shù)變化。 多模型控制器的研究：在上世紀 70年代，由 Lainiotis 和 Athans 提出了卡爾曼濾波器控制，被用來應(yīng)對控制問題中因系統(tǒng)非線性帶來的輸出誤差，這種多模型控制器在當(dāng)時得到了廣泛應(yīng)用。 發(fā)展歷史 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，如果發(fā)射信號的帶寬超過了信道的相關(guān)帶寬，信號通過信道將經(jīng)歷頻率選擇性衰落，信道稱為頻率選擇性衰落信道。 OFDM 系統(tǒng)采用復(fù)雜度較低的信道均衡措施就可以很好地消除各子載波上的平坦衰落，而得到較好的傳輸性能。在移動通信業(yè)務(wù)中，下行鏈路的數(shù)據(jù)速率通常要 比上行鏈路高得多。 第 3 章 OFDM 系統(tǒng)中的信道估計 OFDM 系統(tǒng)的基本原理 信道估計從大的角度可以分為非盲估計和盲估計以及在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生的半盲估計。 具 體算法描述如下，初始化 2, 0 , 0ippX X D i? ? ?。假設(shè)接收機不知道信道的任何先驗統(tǒng)計信息，可以在每幀數(shù)據(jù)區(qū)前均放置導(dǎo)頻符號，用于在 頻域內(nèi)對信道進行 MMSE準則的估計，而不需要任何已知的信道統(tǒng)計信息。 在得到了包括信息位和校驗位在內(nèi)的編碼比特的對數(shù)似然比后，對其進行非線性軟判決，得到碼字比特軟信息 ( ) ( )tanh( ( ) / 2)qqkkd L d? (6) 將得到的比特軟信息經(jīng)過信道交織、調(diào)制映射和空時編碼，然后反饋給信道估計模塊，用于空時信號檢測，如圖 2虛線部分所示。 卡爾曼濾波的基本思想是：以最小均方誤差為最佳估計準則，采用信號與噪聲的狀態(tài)空間模型，利用前一時刻的估計值和當(dāng)前時刻的觀測值來更新對狀態(tài)變量的估計，求出當(dāng)前時刻的估計值，算法根據(jù)建立的系統(tǒng)方程和觀測方程對需要處理的信號做出滿足最小均方誤差的估計。下面的仿真曲線都是在產(chǎn)生 100 個隨機信道的基礎(chǔ)上做算術(shù)平均得到的結(jié)果。在這種快衰落環(huán)境下，由多普勒頻移導(dǎo)致的 OFDM 系統(tǒng)子載波間正交性遭到破壞，勢必將引起嚴重的子載波間干擾 ICI，降低了系統(tǒng)的性能。該方法在降低計算復(fù)雜度的同時能夠跟蹤信道的快速變化。 工作量、工作態(tài)度 按期圓滿完成規(guī)定任務(wù)，工作量飽滿； 工作作風(fēng)嚴謹務(wù)實。 指導(dǎo)時間 指導(dǎo)教師簽名 定稿意見記錄 按期圓滿完成畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)；資料豐富，邏輯性較強，論述清晰，對某些問題具有獨特見解，能提出建設(shè)性意見，書寫工整、格式符合要求。 (3)在傳統(tǒng)的復(fù)指數(shù)基擴展模型的基礎(chǔ)上，提出了一種改進的基于橢球基 擴展模型的快變信道估計算法，改進算法和傳統(tǒng)算法相比，信道估計的均方誤差及系統(tǒng)檢測的誤碼率均得到了有效的改善。在迭代譯碼模塊， Turbo譯碼時采用了性能最優(yōu)的 LogMAP譯碼算法，對于移位存儲器長度為 M的分量卷積碼，其總運算量為16 2M? 次加法， 52M? 次求最大值運算和 52M? 次查表運算。信道為 COST207 TU 模型，信號帶寬 20 MHz，載波頻率 3． 5 GHz，調(diào)制方式為 QPSK 映射，子載波數(shù)為 128，循環(huán)前綴長度 cpl =16，移動臺速度為 30 km／ h的車載環(huán)境。設(shè)實際信道響應(yīng)矩陣為[ , ]Hnk ，則信道估計的均方誤差為 第 4章 卡爾曼濾波迭代譯碼算法 卡爾曼濾波器的概念 卡爾曼濾波器的一個顯著特點是，用狀態(tài)空間概念來描述其數(shù)學(xué)公式。同時，由于算法利用了 LogMAP譯碼的校驗位信息，減小了接收端重構(gòu)時造成的誤差傳播，使得信道估計模塊利用正確譯碼信息的概率增加。 步驟 4：基于最短歐式距離的無編碼約束的符號硬判決。硬判決后的數(shù)據(jù)插入導(dǎo)頻信息，經(jīng) IFFT 變換后再次經(jīng)歷與發(fā)送端相同的限幅濾波，從而獲得估計的非線性失真信息。為便于信道估計和均衡，通常認為單個 OFDM 符號周期內(nèi)信道是非時變的，而 OFDM 符號之間的信道是時變的。這使得 OFDM 系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)很容易在 DSP 或者專用集成芯片 ASIC 等上實現(xiàn)。這樣的子載波分割方法大大提高了系統(tǒng)的頻譜利用率。各個子信道的正交調(diào)制和解調(diào)可以采用快速傅立葉反變換（ IFFT， Inverse Fast Fourier Transform）和快速傅立葉變換（ FFT， Fast Fourier Transform）實現(xiàn)，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)（ VLSIC）與數(shù)字信號處理（ DSP， Digital Signal Processing）技術(shù)的發(fā)展， IFFT 和 FFT 都是非常容易實現(xiàn)的?，F(xiàn) 階段多模型建模方法主要有： TS 多模型模糊方法、多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型方法和局部模型網(wǎng)絡(luò)方法等。 信道估計研究現(xiàn)狀 對于一個特定無線通信系統(tǒng)，首先需要為其建立恰當(dāng)?shù)男诺滥Ｐ停@是后續(xù)系統(tǒng)搭建設(shè)計的主要依據(jù)。文獻 [12]研究了梳狀導(dǎo)頻分布系統(tǒng)中信號預(yù)畸變對 LS 信道估計性能的影響，但沒有提出抵抗該影響的信道估計方 法。然后分別在移動臺速度恒定及移動臺速度變化兩種情況下進行了實驗仿真，結(jié)果表明，在這兩種情況下，多模型信道估計方法都表現(xiàn)出估計性能的優(yōu)越性，能夠很好的解決單一信道估計模型不能有效跟蹤信道參數(shù)復(fù)雜變化的難題。 El 前已經(jīng)存在一些抑制信號峰均比的方法，其中限幅濾波是最為常用的方法。文獻 E8]提出了基于 EM一迭代的聯(lián)合信道估計和信號檢測算法，并推導(dǎo)了已知非線性失真信息的 LS信道估計均方誤差的下限。因為模擬技術(shù)比較成熟，第一代移動通信在當(dāng)時得到了較為廣泛的應(yīng)用，但是它也有很多弊端，如各種制式互不兼容，移動用戶不能在各種系統(tǒng)之間實現(xiàn)漫游，另外頻譜利用率低、保密性能差、抗干擾能力差，并且系統(tǒng)通信容量小，能夠同時承載的用戶比較少，不能滿足人們?nèi)找嫣岣叩耐ㄐ判枨?，逐漸在競爭激烈的通信市場中被淘汰。在建立模型時，既要確保每個模型有較高的輸出精度，又要盡可能降低模型間的相關(guān)性。 OFDM 技術(shù)是多載波傳輸?shù)囊环N，其多載波之間相互正交，可以高效地利用頻譜資源。如圖 12 所示。 OFDM 系統(tǒng)允許子信道的頻譜相互重疊，因此與常規(guī)的頻分復(fù)用系統(tǒng)相比， OFDM 系統(tǒng)可以最大限度地利用有限的頻譜資源。而帶內(nèi)干擾對有用信 號的影響體現(xiàn)在幅度衰落 a和非線性加性噪聲干擾 d( n)兩個方面。接收端接收到信號后，首先去除循環(huán)前綴、實施FFT變換，并補償幅度衰落。 步驟 2：信道均衡。譯碼模塊采用改進的 LogMAP算法，譯碼后同時得到信息位比特和校驗位比特的軟信息。 [ ]W Q n? 為逆相關(guān)矩陣，由下式計算得到 式中 ? 是正則化參數(shù)，取值與信噪比有關(guān)，高信噪比時取較小的正常數(shù)，而低信噪比時取較大的正常數(shù)； I 為 L 階單位矩陣。尤其是，狀態(tài)的每一次更新估計都由前一次估計和新的輸入數(shù)據(jù)得到，因此 只需要存儲前一