无线中继系统的软信息中继理论方法研究

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1、万方数据东南大学博士学位论文无线中继系统的软信息中继理论方法研究研究生：邓卫华指导教师：高西奇教授院(系、所)：信息科学与工程学院专业：通信与信息系统中国·南京·东南大学·信息科学与工程学院移动通信国家重点实验室二。一四年一月万方数据RESEARCHoNSOFTINFORMATIONRELAY】NGINWIRELESSRELAYSYSTEMADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorofEngineeringBYDengWeihua

2、Supervisedby?Prof．GAOXiqiSoutheastUniversityJanuary，2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，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，也不包含为获得东南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己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：地堂．￡伽东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印

3、件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名碣期．如、V．，、沙万方数据摘要为适应经济社会高速发展的需要，未来移动通信系统要求能够支持高达每秒干兆比特的高速分组数据传输。使用无线中继技术可较好地弥补高频段、大带宽条件下移动信号覆盖不足的问题，提高移动通信系统的系统容量、覆盖范围和传输可靠性。如何在现有技术基础上进一步提高无线中继传输的有效性和可靠性，是当前无线中继技术研究中的

4、核心问题。本论文将以此为基本着眼点，为无线中继系统引入软信息的处理方法，并展开相关理论和技术研究。首先，为双向无线中继系统设计了一种新颖的软信息网络编码方法并对其性能进行研究。针对BPSK调制方式，推导出代表软信息的后验对数似然比的计算公式，揭示出软信息的物理意义。在传统网络编码的基础上，提出将两个信源的软信息进行合并、压缩、转发的软信息网络编码方法，在避免硬解码的同时也抑制了噪声。提出软信息网络编码的解码方法，用简单的变换将不同路径的软信息合并，显著降低了解码的复杂度。针对软信息网络编码方式在双向中继系统中的应用，推导出双向最大可达速率的计算公式，并分别推导出其上界、下界、以及达到

5、上界的条件。在此基础上，针对QPSK和MSK调制方式，提出软信息网络编码的实现方法。仿真结果证实了软信息网络编码的最大可达速率、误码率明显优于传统网络编码，并且能够降低中继节点的发送功率，以减小中继信道对网络中其它信道的干扰。然后，研究了将软信息中继方式扩展到任意高阶调制和共享中继系统中的方法。通过对高阶调制的星座图进行子集的划分，提出广义对数似然比的概念，并推导出它的计算公式。以四节点和五节点的共享中继系统为研究对象，提出使用广义对数似然比对高阶调制信号的软信息进行合并、压缩、转发的方法。针对高阶调制信号的解调，提出最大似然星座点的概念，以及新的软信息解调方式，即在广义对数似然比的

6、基础上结合各子集的最大似然星座点进行解调。研究了星座图的子集划分方式对系统性能的影响，得到不同调制方式下的最佳子集划分方式。仿真结果验证了软信息中继方式相对于传统中继方式的优势以及正确划分星座图子集的必要性。进一步，研究了多跳中继系统中的软信息中继方式，得到不同条件下软信息的计算和处理方法。针对多跳中继系统中的传统中继方式对信源软信息的劣化作用，推导出信源信号连续经过多个放大．转发中继节点或者多个解码．转发中继节点后，在接收端得到的后验对数似然比的计算公式。分别针对信源．信宿间具有唯一路由、多条路由的情况，提出将软信息进行合并、中继、解码的方法，并推导出信源信号连续经过多个软信息中继

7、节点后，所得的后验对数似然比的计算公万方数据东南大学博士学位论文式。针对与多跳中继系统类似的多播网络，设计出将软信息进行合并、压缩、转发、解码的方法。仿真结果证实了软信息中继方式可以减小所有中继节点的平均发射功率，而达到与传统中继方式几乎相同的误码性能，并且使用常数替代软信息估计误差的方差后，软信息中继方式依然有着非常良好的性能。最后，研究了三跳协同分集系统中同时运用分布式空时编码与软信息中继的协同方式，着重分析了这种协同方式对于改善误码性能的作用。针对单