本文關(guān)鍵詞：基于球填充的高維調(diào)制技術(shù)研究

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【摘要】：隨著近年來(lái)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,城市信息化水平不斷提高,在線游戲(云游戲)、高清視頻、云存儲(chǔ)等許多大容量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)日趨增多;同時(shí),放眼世界互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量連年急劇增長(zhǎng),這些都對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)傳輸性能提出了更高的要求。所以,如何在保證系統(tǒng)傳輸容量的同時(shí)提高系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃猿蔀榱诵枰鉀Q的重要問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題,人們開始將研究目標(biāo)轉(zhuǎn)移到發(fā)送端調(diào)制格式的設(shè)計(jì)方面。研究表明,采用高階調(diào)制格式能夠提高系統(tǒng)的傳輸容量,但會(huì)降低系統(tǒng)的漸進(jìn)功率效率,從而減小傳輸距離。為了保證發(fā)射信號(hào)傳輸容量提高的同時(shí)依然具有較遠(yuǎn)的傳輸距離,高維調(diào)制格式應(yīng)運(yùn)而生。它的基本思想是利用信號(hào)的x、y偏振態(tài)、信號(hào)的I(In phase)、Q(Quadrature)分量、不同的時(shí)隙、載波、以及模式等作為承載信號(hào)的自由度。高維調(diào)制技術(shù)是由多個(gè)自由度共同承載信號(hào)的,它能夠在不減小調(diào)制格式譜效率的情況下傳輸更遠(yuǎn)的距離,因而比以往的調(diào)制格式更具優(yōu)勢(shì)。但高維調(diào)制技術(shù)是一種新興的調(diào)制技術(shù),依然有很多問(wèn)題亟待解決,這其中包括:高維空間星座點(diǎn)的選擇問(wèn)題,高維符號(hào)的映射問(wèn)題以及高維解調(diào)問(wèn)題。良好的空間星座圖分布能夠增大星座點(diǎn)間的最小歐氏距離,從而增大調(diào)制格式的漸進(jìn)功率效率;所以,星座點(diǎn)的選擇問(wèn)題是高維調(diào)制首先需要解決的重要問(wèn)題。高維映射理論的研究目前尚處于起步階段,有效的高維映射方法依然較少,性能更好的高維映射方法還在探索之中。因而高維調(diào)制技術(shù)要想得到大發(fā)展,高維映射技術(shù)也是需要解決的重要問(wèn)題之一。另一方面,時(shí)下傳統(tǒng)的解調(diào)技術(shù)雖然已經(jīng)發(fā)展成熟,但適合高維調(diào)制的解調(diào)技術(shù)仍然有待開發(fā),尤其是高維調(diào)制不同于以往調(diào)制技術(shù)的復(fù)雜解調(diào)方法,都給高維解調(diào)增加了難題。本文對(duì)高維調(diào)制的上述三面問(wèn)題進(jìn)行了研究,具體內(nèi)容安排如下:首先,對(duì)高維調(diào)制技術(shù)的研究目的進(jìn)行了論述,介紹了近年來(lái)高維調(diào)制技術(shù)的研究成果和高維調(diào)制技術(shù)的主流研究方向,對(duì)國(guó)內(nèi)外近年來(lái)高維調(diào)制技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行了梳理。然后,對(duì)高維調(diào)制的基本概念和公式做了詳細(xì)說(shuō)明,尤其是對(duì)衡量調(diào)制格式傳輸容量和傳輸距離的譜效率和漸進(jìn)功率效率做了詳細(xì)介紹,深入分析了二者對(duì)高維調(diào)制性能的影響。對(duì)常見的高維調(diào)制格式進(jìn)行了介紹,包括偏振選擇正交相移鍵控(Polarization-Switched Quadrature Phase Shift Keying,PS-QPSK)、分組正交幅度調(diào)制(Set-Partitioned Quadrature Amplitude Modulation,SP-QAM)和偏振態(tài)正交幅度調(diào)制(Polarization-Quadrature Amplitude Modulation,POL-QAM)等。介紹了高維調(diào)制格式實(shí)現(xiàn)方法的種類,重點(diǎn)介紹了基于球填充理論的高維調(diào)制信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法,分別從球填充理論的產(chǎn)生、球填充晶格點(diǎn)的選取原則、以及常用晶格矩陣等方面進(jìn)行了較為全面的敘述。給出了高維調(diào)制系統(tǒng)的基本模型和實(shí)現(xiàn)高維調(diào)制的流程,并對(duì)高維調(diào)制的關(guān)鍵技術(shù)做了一定的說(shuō)明。其次,針對(duì)高維調(diào)制格式中空間星座點(diǎn)的選擇問(wèn)題,提出了基于閾值的星座點(diǎn)選擇算法。從星座點(diǎn)選擇的重要性開始介紹,詳細(xì)說(shuō)明了球填充高維調(diào)制技術(shù)進(jìn)行星座點(diǎn)選擇的必要性。同時(shí),給出了基于閾值的星座點(diǎn)選擇理論實(shí)現(xiàn)原理和步驟;將經(jīng)過(guò)星座點(diǎn)選擇的高維空間晶格點(diǎn)作為高維調(diào)制星座點(diǎn),產(chǎn)生了高維信號(hào),經(jīng)過(guò)我們所搭建的系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行仿真分析,并將本論文提出的基于閾值的星座點(diǎn)選擇算法和常用的兩種高維星座點(diǎn)選擇理論做了性能上的仿真對(duì)比,得到我們所提出的基于閾值的星座點(diǎn)選擇算法在傳輸性能上所具有的優(yōu)勢(shì)。再次,對(duì)高維映射的基本理論做了詳細(xì)的說(shuō)明,介紹了幾種傳統(tǒng)的調(diào)制格式映射方法,分析了采用新型映射方法解決高維映射的必要性。根據(jù)高維映射特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)了將二次分配問(wèn)題(Quadratic Assignment Problem,QAP)中的蟻群算法應(yīng)用到高維映射能夠很好的滿足高維映射時(shí)代價(jià)函數(shù)中路徑最短的需求,實(shí)現(xiàn)高維映射性能的提升。介紹了蟻群算法的基本原理,以及實(shí)現(xiàn)的算法流程,仿真了利用Gray映射的高維調(diào)制和利用蟻群算法映射的高維調(diào)制的誤碼率曲線。最后,將最小均方誤差(Minimum Mean Square Error,MMSE)準(zhǔn)則應(yīng)用于高維解調(diào)。分析了傳統(tǒng)的解調(diào)方法應(yīng)用于高維調(diào)制的不足,將符合高維解調(diào)的實(shí)際的MMSE算法應(yīng)用于高維解調(diào),給出了MMSE算法應(yīng)用于高維解調(diào)的算法流程。接著,將高維調(diào)制信號(hào)在系統(tǒng)中傳輸,在接收端得到解調(diào)之后的高維信號(hào),計(jì)算經(jīng)過(guò)MMSE解調(diào)之后輸出的高維調(diào)制信號(hào)誤碼率曲線,以及得到高維調(diào)制信號(hào)的眼圖。
【關(guān)鍵詞】：高維調(diào)制 球填充 星座點(diǎn)選擇 高維映射 高維解調(diào)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 研究目的及意義12-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及研究成果14-16
• 1.3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 高維調(diào)制技術(shù)的基本理論18-34
• 2.1 高維調(diào)制技術(shù)基本概念18-25
• 2.1.1 比特到符號(hào)的映射18-19
• 2.1.2 譜效率和漸進(jìn)功率效率19-20
• 2.1.3 典型的高維調(diào)制格式20-25
• 2.2 高維調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生方法25-30
• 2.2.1 二進(jìn)制分組編碼技術(shù)25-26
• 2.2.2 球填充高維調(diào)制技術(shù)26-30
• 2.3 高維調(diào)制系統(tǒng)模型30-31
• 2.4 高維調(diào)制的關(guān)鍵技術(shù)31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第3章 高維調(diào)制星座點(diǎn)選擇技術(shù)研究34-42
• 3.1 高維調(diào)制星座點(diǎn)選擇的意義34
• 3.2 常用的高維星座點(diǎn)選擇方法34-35
• 3.3 基于閾值的星座點(diǎn)選擇算法35-41
• 3.3.1 基于閾值的星座點(diǎn)選擇算法原理35-37
• 3.3.2 基于閾值的星座點(diǎn)選擇算法流程37-38
• 3.3.3 基于閾值的星座點(diǎn)選擇算法仿真結(jié)果38-41
• 3.4 本章小節(jié)41-42
• 第4章 高維調(diào)制映射技術(shù)研究42-52
• 4.1 高維調(diào)制映射的意義42
• 4.2 傳統(tǒng)的映射方法42-43
• 4.3 基于蟻群算法的高維映射43-51
• 4.3.1 高維映射特點(diǎn)43-45
• 4.3.2 蟻群算法的原理45-47
• 4.3.3 蟻群算法實(shí)現(xiàn)高維映射基本模型47-48
• 4.3.4 蟻群算法高維映射仿真結(jié)果48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 高維調(diào)制信號(hào)的解調(diào)技術(shù)研究52-58
• 5.1 高維調(diào)制信號(hào)解調(diào)的意義52
• 5.2 MMSE準(zhǔn)則的算法原理52-54
• 5.3 MMSE解調(diào)仿真效果54-56
• 5.4 本章小結(jié)56-58
• 第6章 總結(jié)和展望58-62
• 6.1 總結(jié)58-59
• 6.2 展望59-62
• 參考文獻(xiàn)62-69
• 作者簡(jiǎn)介及在攻讀碩士期間取得的科研成果69-70
• 致謝70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：818270