（通信与信息系统专业论文）基于相干检测的迭代干扰抑制技术研究.pdf

摘要 摘要 现在无线通信技术发展非常迅速，然而在实际的无线通信系统中存在着各种 各样的干扰。如果对存在的干扰不做任何处理，整个通信系统有可能无法正常工 作。因此如何有效地抑制干扰是通信系统研究的重要目标之一。 由于t u r b o 码采用的迭代译码技术取得了很好的性能，其迭代思想也被应用到 其他方向，比如迭代均衡，迭代解调译码等等。本文主要研究了无线通信系统中 基于相干检测的迭代干扰抑制技术。 本文首先阐述了本课题的研究背景及意义，分析了干扰抑制及迭代检测的研 究现状，并简要介绍了本文主要的研究内容。 本文第二章研究了基于连续相位调锘l j ( c o n t i n u o u sp h a s em o d u l a t i o n ，c p m ) 的跳 频( f r e q u e n c yh o p p i n g ，f h ) 系统的迭代抑制部分带和多音干扰技术。首先介绍了跳 频c p m 的系统模型，并分析了c p m 的信号特点，它是一种有记忆的调制方式， 与信道编码可以结合组成串行级联系统。紧接着详细阐述了多进制c p m 的软输入 软输出( s o f t i n p u ts o f t o u t p u t ，s l s o ) 解调算法，介绍了迭代估计干扰状态信息 ( j a m m e rs t a t ei n f o r m a t i o n ，j s i ) 的算法原理，并分析了多进制跳频c p m 系统的迭代 抑制部分带干扰性能。本章紧接着研究了一种迭代抑制多音干扰技术，并分析了 基于本系统的迭代抑制多音干扰的性能。 本文第三章主要研究了空时跳频c p m 系统的迭代抑制部分带和多音干扰技 术。c p m 是一种有记忆的调制方式，传统的解调技术是基于格的，其复杂度相对 较高。如果空时跳频c p m 系统中仍然采用此解调算法，接收机的高复杂度将难以 承受。因此本章研究了低复杂度的空时跳频c p m 系统的迭代干扰抑制技术。通过 引入l a u r e n t 分解和差分预编码，c p m 信号的记忆被消除掉，本章并且提出了一 种基于该系统的软输入软输出的线性检测算法，大大降低了复杂度，然后结合信 道译码及干扰估计算法一起实现迭代检测、干扰估计及抑制，最后分析了在空时 跳频c p m 系统中的迭代抑制部分带和多音干扰性能。 本文第四章主要研究了基于正交频分复用( o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o n m u l t i p l e x i n g ，o f d m ) 系统中的迭代干扰抑制技术，其中包括抑制部分带干扰和单 音干扰。本系统采用了比特交织编码调$ ；j ( b i t i n t e r l e a v e dc o d e dm o d u l a t i o n ，b i c m ) 技术，在接收端解调器与译码器之间通过交换外信息来实现迭代增益。本章还专 t 摘要 门针对基于线性调制的o f d m 系统提出了一种迭代估计干扰状态信息的算法。通 过迭代估计干扰状态信息，其准确性逐渐提高，从而也提高了整个系统的抗干扰 性能。在本章中还研究了一种在衰落信道下抑制单音干扰技术。接收机通过估计 单音干扰的幅度、相位等参数来重构单音干扰，然后再从接收信号中抵消掉。 本文第五章主要研究了一种低复杂度的迭代抑制部分带和单音干扰技术。通 过引入能量扩展变换( e n e r g y - s p r e a d i n gt r a n s f o r m ，e s t ) ，系统可以不需要加上编译 码就可以实现迭代检测，取得了较好的性能，并且可以降低复杂度。本章具体研 究了基于时域、频域的迭代抑制部分带干扰和单音干扰技术，并分析了系统的抗 干扰性能。 最后，对全文的主要内容进行了总结，对下一步的工作提出了一些建议，并 简单介绍了迭代干扰抑制技术的发展方向。 关键词：干扰抑制，部分带干扰，多音干扰 a b s t r a c t a bs t r a c t t h o u g ht h et e c h n o l o g yo fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ni sd e v e l o p i n gr a p i d l y , t h e r ea r e k i n d so fj a m m i n gi nt h er e a lw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n s y s t e m s t h e w h o l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e mc a nn o tw o r ke f f e c t i v e l yw i t hn o t h i n gd o n et ot h ee x i s t e d i n t e r f e r e n c e t h e r e f o r e ，h o wt os u p p r e s st h ei n t e r f e r e n c e se f f e c t i v e l yi so n eo ft h e i m p o r t a n to b j e c t i v e so fc o m m u n i c a t i o ns y s t e m s i n c et h et u r b oc o d ea c h i e v e dg o o dp e r f o r m a n c eb yu s i n gt h et e c h n i q u eo fi t e r a t i v e d e c o d i n g ，i t si d e ai sa l s oa p p l i e dt oo t h e rf i e l d s ，s u c ha si t e r a t i v ee q u a l i z a t i o n ，i t e r a t i v e d e m o d u l a t i o na n dd e c o d i n ga n ds oo n t h et e c h n i q u eo fi t e r a t i v ei n t e r f e r e n c e s u p p r e s s i o nb a s e do nc o h e r e n td e t e c t i o ni nw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m si sm a i n l y s t u d i e di nt h i sp a p e r t h eb a c k g r o u n da n di t ss i g n i f i c a n c eo ft h i st o p i ca led e s c r i b e da tt h ev e r yb e g i n n i n g t h e nt h et e c h n i q u eo fi t e r a t i v ei n t e r f e r e n c es u p p r e s s i o na n di t e r a t i v ed e t e c t i o ni s a n a l y z e d ，a n dt h ec o n t e n t so ft h i sd i s s e r t a t i o na r ei n t r o d u c e db r i e f l y t h ep e r f o r m a n c eo fi t e r a t i v es u p p r e s s i n gt h ep a r t i a l b a n dj a m m i n ga n dm u l t i t o n e j a m m i n gi nf r e q u e n c y - h o p p i n gs y s t e mb a s e do nc o n t i n u o u sp h a s em o d u l a t i o n i s r e s e a r c h e di nc h a p t e rt w o f i r s to fa l l ，t h es y s t e mm o d e lo ff h c p mi si n t r o d u c e da n d t h es i g n a lf e a t u r e so fc p ma r ea n a l y z e d i ti sak i n do fm o d u l a t i o nw i t hm e m o r y t h e s e r i a l l yc o n c a t e n a t e ds y s t e mc a nb ec o m p o s e do fc p m a n dc h a n n e lc o d i n g t h e nt h e s o f t i n p u ts o f t o u t p u ta l g o r i t h mo fm - a r yc p m i sd e s c r i b e di nd e t a i l t h ep r i n c i p l eo f i t e r a t i v e e s t i m a t i n gt h ej a m m i n gs t a t e i n f o r m a t i o ni s i n t r o d u c e d f i n a l l y , t h e p e r f o r m a n c e so fi t e r a t i v es u p p r e s s i o nt h ep a r t i a l - - b a n dj a m m i n go fm - a r yf h - c p ma r e a n a l y z e d t h et e c h n i q u eo fi t e r a t i v e l ys u p p r e s s i n gt h em u l t i t o n ej a m m i n gi sa l s o i n v e s t i g a t e di nt h i sc h a p t e r t h e nt h ep e r f o r m a n c eo fi t e r a t i v e l ys u p p r e s s i n gm u l t i t o n e j a m m i n g i sa n a l y z e d t h ep e r f o r m a n c eo fi t e r a t i v es u p p r e s s i n gt h ep a r t i a l - b a n dj a m m i n ga n dm u l t i t o n e j a m m i n g i ns p a c e - t i m ef r e q u e n c y - h o p p i n gc p ms y s t e mi sm a i n l ys t u d i e di nc h a p t e r t h r e e c p mi sak i n do fm o d u l a t i o nw i t hm e m o r y t h et r a d i t i o n a ld e m o d u l a t i o n t e c h n i q u ei sb a s e do nt h et r e l l i s ，w h o s ec o m p l e x i t yi sr e l a t i v e l yt o oh i g h i ft h i sk i n do f i i i 垒皇呈壁垒 一一 - - _ _ - _ _ _ _ - - i _ - - i _ _ 一一 d 锄o d u l a t i o ni su s e di nc p ms y s t e m ，t h eh i g hc o m p l e x i t yo ft h er e c e i v e rw o u l db e u n a c c e p t a b l e t h e r e f o r e ，t h el o w c o m p l e x i t yt e c h n i q u e o fi t e r a t i v e s u p p r e s s i n g i n t e 】r f i e r e n c ei si n v e s t i g a t e di nt h i sc h a p t e r t h em e m o r yo fc p ms i g n a li se l i m i n a t e db y i n t r o d u c i n gl a u r e n td e c o m p o s i t i o na n dd i f f e r e n t i a lp r e c o d i n g t h e na l i n e a rd e t e c t i o n a l g o r i t h mb a s e d o ns o f t i n p u ts o f t o u t p u ti sp r o p o s e d t h ec o m p l e x i t yo ft h er e c e i v e ri s r e d u c e ds i g n i f i c a n t l yc o m b i n gw i t hc h a n n e ld e c o d i n ga n de s t i m a t i n gt h eja m m i n g ，t h e i t e r a t i v ed e t e c t i o n ，e s t i m a t i n ga n ds u p p r e s s i n gt h ei n t e r f e r e n c ec a r lb er e a l i z e d i nt h e e n d ，t h ep e r f o r m a n c eo fi t e r a t i v e l ys u p p r e s s i n gp a r t i a l - b a n dj a m m i n ga n dm u l t i t o n e j a m m i n g i ns p a c e - t i m ef h c p ms y s t e mi sa n a l y z e d t h et e c h n i q u eo fi t e r a t i v ei n t e r f e r e n c es u p p r e s s i o ni no f d ms y s t e mi s m a i n l y i n v e s t i g a t e di nc h a p t e rf o u r , i n c l u d i n g t h ep a r t i a l b a n dj a m m i n ga n ds i n g l et o n e i a m m i n g i nt h ef a d i n gc h a n n e l ，t h et r a d i t i o n a lr e c e i v e r w i t ht i m ed o m a i na n df r e q u e n c y d o m a i ne q u a l i z a t i o ni sn o ta p p l i e di nt h ep r o p o s e ds y s t e m t h em e t h o do fb i c m i s a p p l i e d t h er e c e i v e ra c h i e v e si t e r a t i v eg a i n st h r o u g he x c h a n g i n ge x t r i n s i ci n f o r m a t i o n b e t 、) l ，e e nd e m o d u l a t o ra n dd e c o d e r i nt h i sc h a p t e r , a na l g o r i t h mo fi t e r a t i v ee s t i m a t i n g j a m m i n gs t a t ei n f o r m a t i o ni sp r o p o s e ds p e c i a l l yf o ro f d ms y s t e m sb a s e do nl i n e a r m o d u l a t i o ns o a st og r a d u a l l yi m p r o v et h ec o r r e c tr a t eo fe s t i m a t i n g j s lw i t ht h e i t e f a t i v ee s t i m a t i o na n dt h e ni m p r o v et h ep e r f o r m a n c e o ft h ew h o l es y s t e m t h e t e c h n i q u eo fs u p p r e s s i n gs i n g l et o n ej a m m i n g i nf a d i n gc h a n n e li sa l s oi n v e s t i g a t e di n t h i sc h a p t e r t h er e c e i v e rr e c o n s t r u c t st h es i n g l et o n ej a m m i n gb ye s t i m a t i n gt h e a m p l i t u d ea n dp h a s ea n dt h e ne l i m i n a t e st h ej a m m i n g f r o mt h er e c e i v i n gs i g n a l i nc h a p t e rf i v e ，al o w c o m p l e x i t yt e c h n i q u eo fi t e r a t i v es u p p r e s s i n gp a r t i a l - b a n d j a m m i n ga n ds i n g l et o n ej a m m i n gi ss t u d i e d t h es y s t e mc a n d e t e c ti t e r a t i v e l yw i t h o u t c o d i n ga n dd e c o d i n gb yi n t r o d u c i n g t h ee n e r g y s p r e a d i n gt r a n s f o r m i nt h i sc h a p t e r , t h e t e c h n i q u eo fs u p p r e s s i n gp a r t i a l - b a n dj a m m i n ga n ds i n g l e t o n ej a m m i n gi t e r a t i v e l y b a s e do nt i m ed o m a i na n df r e q u e n c yd o m a i ni s s t u d i e da n dt h e p e r f o r m a n c eo f a n t i - j a m m i n go ft h ep r o p o s e ds y s t e mi sa n a l y z e d 1 1 1m e d t h ec o n t e n t so ft h i sd i s s e r t a t i o na r es u m m a r i z e d s o m ea d v i c e sf o rt h e n e x ts t e p sa r ep r o p o s e d t h e nt h ed e v e l o p m e n t s u p p r e s s i o ni si n t r o d u c e di nb r i e f o ft h et e c h n i q u eo fi t e r m i v ei n t e r f e r e n c e k e y w o r d s ：i n t e r f e r e n c es u p p r e s s i o n ；p a r t i a l - b a n dj a m m i n g ；m u l t i t o n ej a m m i n g 烈 图目录 图目录 图2 1 跳频c p m 系统框图6 图2 2c p m 的调制解调框图7 图2 3m a p 解调器框图8 图2 4 前向和后向递推示意图1 0 图2 5 迭代干扰估计流程图1 2 图2 - 6 二进制c p m 不同干扰因子的性能比较= 5 ) 1 3 图2 7 二进制c p m 不同干扰因子的性能比较( m = 1 0 ) 1 4 图2 8 二进制c p m 每跳不同符号数的性能比较1 4 图2 9 二进制c p m 迭代抗干扰性能( p = 0 7 ) 1 5 图2 1 0 四进制c p m 不同干扰因子的性能比较( m = 5 ) 1 5 图2 1 1 四进制c p m 不同干扰因子的性能比较= 1 0 ) 1 6 图2 1 2 四进制c p m 每跳不同符号数的性能比较1 6 图2 1 3 四进制c p m 迭代抗干扰性能( p = 0 7 ) 1 7 图2 1 4 跳频c p m 系统中的多音干扰模型1 7 图2 1 5 迭代抑制多音干扰模型1 8 图2 1 6 二进制f h c p m 系统的迭代抑制多音干扰性能= 1 6 ) 2 0 图2 1 7 二进制f h c p m 系统的迭代抑制多音干扰性能( m = 6 4 ) 2 1 图2 1 8 二进制f h c p m 系统中每跳符号数对抑制多音干扰性能影响比较2 1 图2 1 9 四进制f h 。c p m 系统的迭代抑制多音干扰性能= 1 6 ) 2 2 图2 2 0 四进制f h c p m 系统的迭代抑制多音干扰性能“= 6 4 ) 2 2 图3 1 空时跳频c p m 系统框图2 4 图3 2s t b c m s k 的性能f l = l ，b t = 0 0 ) 3 0 图3 3s t b c g m s k 的性能犯= 3 ，b t = o 3 ) 一3 0 图3 4 不同干扰率之间的性能比较( m = 2 0 ) 3 2 图3 5 不同迭代次数的性能( m = 2 0 ，p = 0 8 ) 3 3 图3 - 6 每跳内不同符号数的性能比较3 3 图3 7 空时跳频c p m 系统中的多音干扰模型3 4 图3 8 空时跳频c p m 系统的抑制多音干扰性能一3 5 图3 - 9 空时跳频c p m 系统的迭代抑制多音干扰性能比较。3 5 图4 1o f d m 系统中迭代抑制部分干扰系统框图3 7 图4 2o f d m 系统中不同干扰率的性能比较4 0 图4 3o f d m 系统中不同不同符号数的性能比较4 1 图4 - 4o f d m 系统中迭代干扰抑制部分带干扰性能( p = l ，m = 1 6 ) 。4 1 图4 5o f d m 系统中迭代抑制单音干扰框图4 2 图4 6o f d m 系统中高斯信道下的抗单音干扰性能4 5 v 图目录 图4 7o f d m 系统中瑞利衰落信道下的抗单音干扰性能4 5 图5 1 基于e s t 的迭代均衡系统框图4 6 图5 2 基于e s t 的迭代抑制部分带干扰框图5 0 图5 3 基于e s t 的时域迭代不同干扰率的性能比较5 2 图5 4 基于e s t 的频域迭代不同干扰率的性能比较5 2 图5 5 基于e s t 的时域迭代抑制部分带干扰性能( p = 1 0 ) 5 3 图5 - 6 基于e s t 的频域迭代抑制部分带干扰性能( p = 1 0 ) 5 3 图5 7 基于e s t 的迭代抑制单音干扰框图5 4 图5 8 基于e s t 的时域迭代抑制单音干扰性能5 5 图5 - 9 基于e s t 的频域迭代抑制单音干扰性能5 5 v i 缩略词表 英文缩写英文全称 p b j s t j m t j d f h a w g n b e r c p m j s i f h f f t i f f t i s i l l r m a p m c m i m o m l s i s 0 s n r s j r j s r o f d m 缩略词表 中文释义 p a r t i a l - b a n dj a m m i n g 部分带干扰 s i n g l e - t o n ej a m m i n g单音干扰 m u l t i t o n ej a m m i n g 多音干扰 d i f f e r e n t i a lf r e q u e n c y - h o p p i n g 差分跳频 a d d i t i v ew h i t eg a u s s i a nn o i s e 加性白高斯噪声 b i te r r o rr a t i o 误码率 c o n t i n u o u sp h a s em o d u l a t i o n 连续相位调制 j a m m i n gs a t ei n f o r m a t i o n干扰状态信息 f r e q u e n c yh o p p i n g跳频 f a s tf o u r i e rt r a n s f o r m 快速傅立叶变换 i n v e r s ef a s tf o u r i e rt r a n s f o r m 快速傅立叶反变换 i n t e rs y m b o li n t e r f e r e n c e 符号问干扰 l o gl i k e l i h o o dr a t i o对数似然比 m a x i m u map o s t e r i o r i 最大后验概率 m u l t i c a r r i e r 多载波 m u l t i - i n p u tm u l t i - o u t p u t 多入多出 m a x i m u ml i k e l i h o o d 最大似然 s o f ti n p u ts o f to u t p u t 软输入软输出 s i g n a l t o n o i s er a t i o信噪比 s i g n a l t o j a m m i n gr a t i o信干比 j a m m i n g - t o - s i g n a lr a t i o干信比 o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g 正交频分复用 i x 缩略词表 b i c m q a m m s p e s t i e s t b i t i n t e r l e a v e dc o d e dm o d u l a t i o n q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n m o d i f i e ds e t p a r t i t i o n i n g e n e r g y - s p r e a d i n gt r a n s f o r m i n v e r s ee n e r g y - s p r e a d i n gt r a n s f o r m x 比特交织编码调制 正交幅度调制 修正的分集标识 能量扩展变换 能量扩展反变换 符号表 符号数学含义 变量 常量 向量 向量元素 矩阵 转置 共轭转置 方差 服从分布 复高斯分布 求和 求积 取复数实部 虚数单位 求最大值 求最小值 求取最大值自变量 求取最小值自变量 示例 口 a a a 符号表 a ，a m 月 ( ) r ( ) 月 a ： m o ，盯2 ) 兀 孵( ) j m a x ( ) m i n ( ) a r g m a x ( ) a r g r a i n ( ) x i 字体和说明 小写斜体 大写 小写粗体 向量a 的第n 个元素 大写粗体，m 行以列 随机变量服从某种分布 均值为0 ，方差为盯2 j ：再 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：日期：w o 年岁月膳日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：睥导师签名： 日期：风( 第一章绪论 第一章绪论 1 1 本论文的研究背景及意义 近年来，无线通信技术正飞速发展，无线通信产品在人们日常生活的各个领 域也迅速得到普及。随着人们生活水平以及消费需求的提高，现有的通信网络技 术已经无法满足人们的消费需求。因此随着无线通信技术的发展，未来无线通信 系统必须具有高频谱利用率、高传输速率、灵活业务支撑、低功耗等能力才能满 足人们的需求。然而在无线通信系统的发展过程中可能会遇到一些问题，比如在 无线通信系统中可能会受到各种各样的干扰，他们有的来自自然环境，有的则是 来自有敌意的人为干扰。其中来自环境的干扰包括机器热噪声干扰、符号间干扰 等，来自人为的干扰包括窄带干扰、单音和多音干扰、部分带干扰等等【1 】【2 1 。如果 接收机不采取一些干扰抑制措施，这些干扰信号有可能破坏整个通信系统，其危 害极大。在保证具有高传输速率和高频谱效率的同时，有效地抑制来自各方面的 干扰是未来无线通信系统发展研究的重要课题之一。 现在干扰抑制技术越来越受到人们的关注，也有很多人在这方面做了很多工 作。由于t u r b o 码的出现，其迭代思想被广泛地应用在各个方向。因此将迭代思想 应用到干扰抑制方面将会大大提高干扰抑制的效果。 1 2 干扰抑制技术的研究现状 现在无线通信技术的发展迅速，然而无线通信系统中可能存在着各种各样的 干扰，现在也有越来越多的人在研究干扰抑制方面的技术。对于来自自然环境的 干扰，现有的技术一般是通过一些方法来降低其影响( 如均衡、滤波等) ，但是不能 完全消除掉，而对于人为的、有敌意的干扰，则利用信号处理的方法进行消除或 削弱其影响。 1 2 1 干扰抑制研究现状 在实际的无线通信系统中，特别是在跳频通信系统里，人为干扰主要有：( 1 ) 部分带干扰。部分带干扰是一种部分频带的噪声干扰，它是一种比较有威胁的干 电子科技大学硕士学位论又 扰形式之一。其干扰信号随机分布在部分频带上，且不定是连续分布。( 2 ) 窄带 干扰。窄带干扰是一种特殊的部分带干扰。一是由于其干扰功率在整个系统带宽 上的分布是连续的，二是其干扰信号所占的带宽与整个系统带宽的比例较小。( 3 ) 多音干扰。多音干扰是m 个干扰功率均等的单音信号，这m 个单音信号的频率与 跳频系统中频率集合中的频点是对准的，并且其相位均匀分布于 0 ，2 乃 之间。这些 单音信号在跳频频带上随机分布，但是它们并不相互重叠。( 4 ) 单音干扰。单音干 扰是多音干扰的一种特殊情况，只有一个单音信号。其他常见的干扰形式还有扫 频干扰、脉冲干扰等等。本文主要研究的是部分带干扰和单音干扰，因此对扫频 干扰、脉冲干扰等不作深入讨论。 对于窄带干扰，为了降低其对系统的影响，现在一般抑制窄带干扰的方式有 三种：干扰估计抵消的时域处理技术【3 】【4 】、变换域处理技术 5 删和码辅助技术7 】【8 】 等。但是这些干扰抑制技术主要是运用在直接序列扩频通信系统上。 现有的多音干扰抑制方法有：( 1 ) f f t 域切割法；( 2 ) 小波域抑制多音干扰：( 3 ) 乘积合并法。文献 9 研究了一种f f t 域抑制多音干扰的方法。其思想是在f f t 域 对信号进行切割来抑制多音干扰。这种方法的主要原理是将被多音干扰信号污染 的信号全部切除掉，未被干扰信号污染的信号全部保留。这种方法最大的缺点是 如果被多音干扰信号干扰的信号较多，被切割掉的有用信号也会比较多，这将大 量有用信号的能量，从而导致其系统性能非常差。 文献 1 0 1 1 1 2 1 研究了一种结合小波分解和功率谱分析的方法来抑制多音干 扰技术。首先对接收信号进行小波分解，对分解后的信号进行功率谱分析，根据 频谱特征的不同来判断是否存在干扰，将没有被干扰的信号保留，对有干扰的信 号再通过小波分解，如此反复进行。经过多次分解后，干扰信号所占的频谱区间 逐渐减小，最后将被污染的信号切除掉。实验证明，这种方法要优于在f f t 域的 切割法。但是它仍然将有用的信号切除了，性能会有损失。 文献 1 3 研究了r i c i a n 信道下f f h b f s k 系统中采用分集合并算法的抗多音干 扰性能。在不同性噪比下，最优的性能来自于不同的分集方式。 对于部分带干扰，文献 1 4 中的乘积合并算法性能能达到近c l i p p e r 接收机性 能，其优点在于不需要事先知道信噪比。文献 1 5 1 提出了一种差分跳频系统中在瑞 利衰落信道和部分带干扰下乘积合并的算法，并从理论和仿真上证明了其性能， 结果显示其在强干扰环境下比线性合并要好。 上述一些干扰抑制方法有的是在变换域上对信号进行切割，有的对信号分解 后再进行切割。这些切割方法都会导致有用信号的损失，对系统性能会有较大影 2 第一章绪论 响。而对于一些合并算法都是通过分集来达到抑制干扰的效果，对干扰信号的参 数并没有估计。 1 2 2 迭代检测技术研究现状 1 9 9 3 年，b e r r o u 等提出了一种可以采用迭代译码技术的t u r b o 码【l 引，轰动了 整个编码界。当t u r b o 码采用约束长度为5 的递归系统卷积码作为分量码，交织长 度设置为6 5 5 3 6 比特，迭代次数为1 8 次时，达到了与香农限仅差0 7 d b 的性能。 由于t u r b o 码具有优良性能，它迅速成为整个信息论和编码理论界研究的热点，并 对整个编码领域产生了深远的影响。 随着t u r b o 码的出现，迭代编译码技术在信道编译码领域写下了辉煌的一笔， 随后t u r b o 码的软输入软输出迭代思想迅速蔓延，渗透到多个方向，比如调制解调 技术、信道均衡技术、多用户联合迭代检测技术以及联合信源及信道译码技术等 等。以下是迭代思想在各方面的应用。 联合估计信噪比和译码【l 7 1 。在传统通信系统中，估计信道的信噪比和信道译 码是两个独立的级联部分。在低信噪比时，系统性能比较差。将迭代引入思想引 入后，可以将译码回来的信息用于信噪比的估计，随着迭代译码与信噪比估计的 进行，信道参数估计越来越接近真实值，从而系统性能逐渐提高。这样可以在信 噪比比较低的情况下通过联合估计信噪比和译码来取得较好的系统性能。 迭代信道估计与译码【1 8 】【19 】 2 0 】。在实际的无线通信系统中的信道是多径衰落信 道，信道的各项参数对于接收机是未知的，比如衰落系数的幅度和相位等等。当 信噪比比较低时，接收机对信道估计的准确率比较低，如果考虑迭代过程，可以 将译码信息用于信道估计，通过信道估计与译码的迭代进行，信道估计准确性增 强了，信道译码的性能也提高了。 t u r b o 均衡【2 l 】【2 2 】【2 3 】。在多径衰落信道中，接收机接收到的信号不仅受到高斯 噪声的影响，还存在衰落和多径干扰。然而多径干扰类似于卷积编码，与信道编 码一起就可以看成一个串行级联系统。接收端可以像t u r b o 迭代译码一样通过迭代 干扰消除和译码来达到提高系统的性能。 迭代多用户检测【2 4 】【2 5 】以及m i m o 系统里，都是将发送端看成一个串行级联的 系统，然后接收端通过联合迭代检测与译码来达到提高系统性能的目的。 文献 2 6 研究了在d s c d m a 系统中的迭代软干扰抵消算法，其中干扰包括由 于多径引起的i s i ，以及多用户之间的干扰。通过两个软如软出的检测器和译码器 3 电子科技大学硕士学位论文 之间交换信息，来实现迭代检测与译码。文献 2 7 1 和 2 8 1 研究了跳频系统中的基于 差分p s k 的迭代抑制部分带干扰技术。文献 2 8 1 通过每一跳中的一个参考符号来 纠正随机相位，并且还用于设置门限来判断此跳是否存在干扰。 上述都是迭代思想在各个方面的应用，有的是迭代估计信道参数及译码，有 的是迭代均衡，有的是迭代多用户检测，这些应用大部分都是基于高斯信道或者 多径衰落信道下，考虑到的干扰也只是符号间的干扰等，并未涉及到人为的干扰。 因此考虑将迭代思想应用到干扰抑制中将会取得较好的系统性能。 1 3 本文主要研究的内容和结构安排 1 3 1 本文主要研究的内容 针对上述分析，本文将迭代检测思想应用在干扰抑制中，接收端通过估计干 扰信号参数与信号检测迭代进行提高系统抗干扰性能。本文主要研究了多种系统 中基于相干检测的迭代干扰抑制技术，其中包括f h c p m 系统、低复杂度的空时 跳频c p m 系统、o f d m 系统以及低复杂度的基于e s t 的迭代均衡系统中迭代抑 制部分带干扰。每次迭代过程中通过估计干扰状态信息，然后将估计到的干扰状 态信息用于解调，并结合信道译码一起进行迭代解调译码，达到提高系统抗干扰 性能。本文还研究了o f d m 系统中和基于e s t 的迭代均衡及抑制单音干扰。 1 3 2 本文的结构安排 第二章：本章主要研究了多进制c p m 的软输入软输出解调算法，阐述了迭代 干扰估计算法的原理和迭代抑制多音干扰技术，其中包括如何估计干扰状态信息， 以及在迭代过程中如何更新干扰状态信息等，并分析了不同条件下二进制和四进 制f h c p m 系统的迭代抑制部分带干扰的性能和二进制f h c p m 的抑制多音干扰 的性能。 第三章：本章主要介绍了空时跳频c p m 系统的迭代干扰抑制部分带和多音干 扰技术。传统的空时c p m 系统中，由于c p m 是有记忆调制方式，其解调复杂度 非常高，再加上多天线，接收机复杂度更难以接受。因此本章通过引入l a u r e n t 分 解和差分预编码将c p m 的记忆消除，提出了一种在空时c p m 系统中的软输入软 输出的低复杂度线性检测算法与信道译码结合进行迭代检测，研究了如何通过迭 代估计部分带干扰的干扰状态信息来达到迭代抑制部分带干扰的目的，并分析了 4 第一章绪论 在不同条件下该方案的迭代干扰抑制性能。 第四章：本章主要研究了o f d m 系统中的迭代抑制部分带干扰和单音干扰。 文中引入了比特交织编码调制技术，通过交换外信息实现迭代增益。本章还针对 线性调制提出了一种迭代估计干扰状态信息的算法。通过迭代估计，干扰状态信 息逐渐准确。通过仿真验证了此算法对于迭代估计干扰状态信息的正确性，并分 析了系统的迭代干扰抑制性能。 第五章：本章主要研究了一种基于能量扩展变换的迭代抑制部分带和单音干 扰技术。通过引入e s t ，在没有编译码的情况下就可以实现迭代检测，达到降低 复杂度的效果。本章具体