多進(jìn)制LDPC碼與大規(guī)模MIMO級(jí)聯(lián)相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，用戶(hù)對(duì)信息傳輸速率和傳輸質(zhì)量的需求日益提高，緊缺的頻譜資源與復(fù)雜的傳輸環(huán)境逐漸成為發(fā)展的主要限制。在這種情況下，大規(guī)模MIMO和高性能的信道編碼技術(shù)開(kāi)始引起人們的廣泛關(guān)注。大規(guī)模MIMO技術(shù)相比傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)，通過(guò)增加天線(xiàn)數(shù)目，能夠在不增加帶寬和發(fā)送功率的前提下進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量;而多進(jìn)制低密度校驗(yàn)碼(LDPC)由于其優(yōu)越的抗隨機(jī)錯(cuò)和突發(fā)錯(cuò)能力，可以有效提高系統(tǒng)可靠性。因此，大規(guī)模MIMO技術(shù)和多進(jìn)制LDPC碼的

2、聯(lián)合迭代系統(tǒng)，可以兼顧系統(tǒng)的傳輸速率和可靠性，具有重要研究?jī)r(jià)值。
　　本文以多進(jìn)制LDPC碼和大規(guī)模MIMO檢測(cè)技術(shù)為研究對(duì)象，研究了低碼率多進(jìn)制LDPC碼基于多進(jìn)制變換的構(gòu)造算法，以及多進(jìn)制LDPC碼與大規(guī)模MIMO檢測(cè)聯(lián)合迭代系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
　　首先，論文介紹了MIMO檢測(cè)技術(shù)與多進(jìn)制LDPC碼的基本原理。針對(duì)MIMO檢測(cè)技術(shù)，介紹了其系統(tǒng)模型以及線(xiàn)性、非線(xiàn)性?xún)深?lèi)檢測(cè)算法，作為大規(guī)模MIMO檢測(cè)算法的理論基礎(chǔ);針對(duì)

3、多進(jìn)制LDPC碼，介紹了其基本概念和描述方式，給出了具有快速編碼結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)循環(huán)碼的編碼與構(gòu)造算法，并介紹了幾種常見(jiàn)的譯碼算法;此外，論文還介紹了最小均方誤差(MMSE)檢測(cè)與多進(jìn)制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng)，作為與后續(xù)章節(jié)中算法復(fù)雜度與性能比較的標(biāo)準(zhǔn)。
　　其次，論文研究了多進(jìn)制變換算法及其應(yīng)用。重點(diǎn)研究了多進(jìn)制變換算法在低碼率多進(jìn)制LDPC碼構(gòu)造中的應(yīng)用，提出了伽羅華域和所有符號(hào)的全排列組合中多進(jìn)制變換系數(shù)的選取準(zhǔn)則，通過(guò)選取最優(yōu)系

4、數(shù)來(lái)構(gòu)造具有最優(yōu)性能碼字，并與傳統(tǒng)算法進(jìn)行比較驗(yàn)證了該算法的有效性。論文還將多進(jìn)制變換算法應(yīng)用于混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求(HARQ)系統(tǒng)和MIMO發(fā)送分集系統(tǒng)中，在不增加復(fù)雜度的前提下，獲得了優(yōu)于傳統(tǒng)算法的性能。
　　接著，論文研究了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中似然上升搜索(LAS)檢測(cè)與多進(jìn)制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng)。在介紹LAS檢測(cè)算法、符號(hào)域M-LAS檢測(cè)算法的基礎(chǔ)上，論文針對(duì)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的上行鏈路，提出了高階調(diào)制時(shí)M-LAS檢測(cè)與多

5、進(jìn)制LDPC碼的聯(lián)合迭代算法。在聯(lián)合系統(tǒng)中，將譯碼器輸出的硬判決結(jié)果反饋回檢測(cè)器作為初始向量，并將譯碼校驗(yàn)結(jié)果和外信息反饋回檢測(cè)器，用于決定其搜索集合，可以在縮小搜索范圍的同時(shí)提升系統(tǒng)性能。仿真中，通過(guò)與相應(yīng)的MMSE系統(tǒng)從性能和復(fù)雜度的角度進(jìn)行比較，驗(yàn)證了LAS檢測(cè)在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的適用性。
　　最后，論文研究了置信度傳播(BP)檢測(cè)算法與多進(jìn)制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng)。在二進(jìn)制BP檢測(cè)算法及其高斯近似簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，論文提

6、出了基于符號(hào)域的高斯近似BP檢測(cè)算法，并將其分別應(yīng)用于多用戶(hù)和單用戶(hù)MIMO系統(tǒng)。在多用戶(hù)MIMO系統(tǒng)中，研究了符號(hào)域高斯近似BP檢測(cè)算法與多進(jìn)制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng)，提出了根據(jù)譯碼校驗(yàn)結(jié)果改進(jìn)反饋外信息的方法。在單用戶(hù)MIMO系統(tǒng)中，提出了符號(hào)域高斯近似BP檢測(cè)算法與多進(jìn)制LDPC碼的因子圖聯(lián)合迭代算法，將檢測(cè)器和譯碼器因子圖中的變量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了合并，通過(guò)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的同時(shí)更新加快了系統(tǒng)收斂速度，取得了優(yōu)于獨(dú)立檢測(cè)譯碼系統(tǒng)與傳