《衛星非線性記憶信道中的最優信號設計與疊代接收技術》是依託北京理工大學，由王華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：衛星非線性記憶信道中的最優信號設計與疊代接收技術
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：王華
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
衛星數據業務的飛速增長，要求衛星通信採用大頻寬、高頻譜效率的傳輸技術提高通信速率。考慮到多載波套用和高階調製信號的非恆包絡特性，衛星轉發器的非線性和記憶性再次成為制約系統總體傳輸性能的關鍵。本課題研究衛星非線性信道的最優信號設計與疊代接收技術。首先，分析非線性信道的容量，並通過組合最佳化方法搜尋最佳信號星座和映射。然後，採用張量分解和空間交替廣義期望最大(SAGE)算法對非線性信道進行參數估計和辨識。在此基礎上，研究非線性信道最大後驗機率(MAP)接收機的因子圖表示，並採用置信壓縮濾波(BCF)算法處理非線性因式節點的訊息更新。針對信道記憶性較大的寬頻套用環境，在接收端採用信道縮短濾波，並研究收發濾波器的聯合最佳化。最後，對於非線性信道中的多用戶頻分復用，針對不同接收機研究採用時頻壓縮技術時的最優壓縮參數和可達頻譜效率。本課題的研究對非線性衛星信道的高效傳輸具有重要的理論意義和實際套用價值。
結題摘要
未來衛星通信要求採用大頻寬、高頻譜效率的傳輸技術，以服務日益增加的用戶終端和滿足更高數據速率的傳輸需求。多載波套用、高階調製和超奈奎斯特信號是提高頻譜效率，解決頻譜資源有限問題的關鍵技術。然而，上述非恆包絡的多載波信號受衛星轉發器的非線性和記憶性的影響嚴重，制約了寬頻衛星系統的總體傳輸性能。本課題首先分析了非線性衛星信道容量，通過似然函式計算互信息，為星座設計和映射方式的最佳化提供了理論基礎。進一步在最小化誤碼率準則下，設計了雙模索引調製映射方式，有效降低了非線性衛星通信系統的誤碼率。接下來針對非線性衛星信道的特性，對非線性衛星信道進行合理建模並提出了有效估計信道係數的盲辨識算法，分析了採樣頻寬受限時預失真系統中功放模型有效項估計算法的性能。考慮衛星信道的非理想特性，本課題研究發射端的基帶信號預失真技術和接收端的受非線性干擾下的均衡技術。同時，為充分發揮信道編碼的作用，並從非線性干擾項中獲取有用信息，本課題重點研究非線性碼間串擾下的疊代均衡器。在接收端，採用有效的因子圖和訊息傳遞算法，在統一框架下設計疊代均衡器。聯合最佳化信源比特、交織編碼比特、映射符號和觀測符號的聯合分布，給出Volterra級數下，非線性衛星信道的機率模型的因子圖描述，設計了基於置信傳播算法的最大後驗機率疊代均衡器，獲得了比傳統線性最小均方誤差疊代均衡器更好的性能，同時擁有更低的複雜度。為了進一步降低接收端的計算複雜度，採用前端濾波器對信道進行縮短，從而使檢測器工作在合理範圍內的信道記憶長度上，並且能夠達到近似最優的檢測性能。此外，從資訊理論角度出發，以最大信息傳輸速率為最佳化目標，加入發射機濾波器進行預編碼後,進一步提高信息速率。本課題還將有效提高頻譜效率的時頻壓縮信號套用於寬頻衛星通信系統中，設計了非線性衛星信道下的超奈奎斯特信號檢測算法。通過對色噪聲進行合理建模，構建因子圖模型並將在其上傳遞的訊息參數化處理，得到了低複雜度的訊息傳遞規則，有效實現了高譜效衛星通信傳輸。本課題的研究成果，對於寬頻衛星系統中具有高譜效信號設計和基於訊息傳遞算法的數據檢測具有較好的理論研究意義，對於實際中低複雜度接收機設計具有一定的參考價值。
