平方剩余碼譯碼算法與MIMO-OFDM系統(tǒng)接收機研究.pdf

1、作為循環(huán)碼的一個子類，平方剩余碼有著較大的最小距離，因此有著較優(yōu)異的性能。迄今為止，碼長在100以內(nèi)的所有11個平方剩余碼都已經(jīng)被解出。在這11個碼中，有兩個碼尤為重要:一個是格雷碼，另一個是(89，45，17)平方剩余碼。前者因其自身特殊的結(jié)構(gòu)在通信系統(tǒng)中有著較廣泛的應(yīng)用;而后者是碼長100以內(nèi)的最后一個被解出的碼型且有著最大的最小距離。目前，格雷碼在深空通信中的應(yīng)用已經(jīng)過時，但其在高頻無線電通信中仍然有著廣泛的應(yīng)用空間。(89，45

2、，17)碼現(xiàn)有的譯碼算法過于復(fù)雜，嚴重阻礙了其在實際通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　 MIMO-OFDM技術(shù)因其能夠帶來高吞吐量及高可靠性而成為了第四代移動通信系統(tǒng)的空中接口技術(shù)標準。為了克服信道中因衰落和噪聲導(dǎo)致的錯誤，MIMO-OFDM技術(shù)常與前向糾錯碼結(jié)合使用。在過去二十年中，LDPC碼因其優(yōu)異的性能吸引了眾多研究者的關(guān)注并被廣泛應(yīng)用于實際的通信系統(tǒng)中。在LDPC編碼的MIMO-OFDM系統(tǒng)中，由于 LDPC碼的碼長通常較長，因而

3、不可能實現(xiàn)聯(lián)合最大似然檢測和譯碼，轉(zhuǎn)而采用 Turbo均衡的方式去實現(xiàn)“準聯(lián)合”檢測和解碼。然而，這樣一種迭代算法既難于理解和分析，又容易在高信噪比時候?qū)е洛e誤地板。
　　 本文圍繞上述兩大部分內(nèi)容開展研究:其一，對于格雷碼，在不顯著增加復(fù)雜度的基礎(chǔ)上進一步改善其性能;對于(89，45，17)平方剩余碼，尋找到更低復(fù)雜度的代數(shù)譯碼算法并以之為核心構(gòu)建了快速的代數(shù)軟判決譯碼算法，為其最終應(yīng)用于實際通信系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。其二，針對 LD

4、PC編碼的MIMO-OFDM系統(tǒng)，設(shè)計了一個線性規(guī)劃接收機，實現(xiàn)了真正意義上的聯(lián)合檢測和解碼。本文主要貢獻包括以下幾個方面:
　　 (1)針對格雷碼，本文提出了一種糾5個錯誤的代數(shù)軟判決譯碼算法，相比以前糾4個錯誤的譯碼算法，在少用一個總校驗比特的同時獲得了0.9dB的增益。該算法很容易即可推廣到糾6個錯誤的情況，并解釋了糾5個錯誤和糾6個錯誤的兩種算法性能幾乎完全一樣的原因。與此同時，還研究了格雷碼的線性規(guī)劃譯碼性能，發(fā)現(xiàn)采用

5、 ACG-ALP譯碼器，實現(xiàn)了最大似然譯碼。而本文提出的糾5個錯誤和6個錯誤的代數(shù)軟判決譯碼器距最大似然譯碼限僅僅0.1dB。
　　 (2)針對(89，45，17)碼，提出了一種新的硬判決譯碼算法。當錯誤個數(shù)v≤5時，該算法與林等人的算法一樣都采用拉普拉斯算法和 Chien搜索求解未知校正子，而當錯誤個數(shù)v≥6時，采用高斯消去求解未知校正子。引入了最優(yōu)性充分條件修改了 Chase算法并給出了相應(yīng)的證明。將新提出的硬判決譯碼算法與

6、修改后的 Chase算法相結(jié)合得到了新的軟判決譯碼器，相比現(xiàn)有的軟判決譯碼器，速度提升了約7倍。此外，采用 ACG-ALP譯碼方法，相比代數(shù)軟判決譯碼器，在復(fù)雜度相當?shù)那闆r下可獲得0.2dB的編碼增益。
　　 (3)針對 LDPC編碼的 MIMO系統(tǒng)，本文推導(dǎo)了一個與發(fā)射符號關(guān)于接收符號的條件概率密度函數(shù)成比例的全局函數(shù)并獲得了相應(yīng)的因子圖，據(jù)此可以得到一個線性規(guī)劃接收機。與現(xiàn)有的線性規(guī)劃接收機相比，所提出的接收機在復(fù)雜度相當?shù)?/p>