高頻譜效率級聯(lián)重疊碼分復(fù)用技術(shù)研究.pdf

1、高頻譜效率是未來移動通信系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一。重疊碼碼分復(fù)用（OVCDM）是一種能夠同時提高頻譜效率和改善比特差錯性能的新技術(shù)，重疊是這項技術(shù)的關(guān)鍵：符號的重疊可以提高頻譜效率，而這種重疊本身形成了符號之間的約束關(guān)系能夠提供巨大的性能增益。傳統(tǒng)級聯(lián)碼雖然可以通過短碼成功構(gòu)造性能優(yōu)異的長碼，但是性能是以總碼率的下降為代價的，而OVCDM可以看作是一個碼率大于1的編碼，因此如果把短約束長度的OVCDM作為分量碼進行級聯(lián)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)钠ヅ湓O(shè)計，則

2、可以在帶來極大的編碼增益的同時，還能使總碼率得到提高，從而提高系統(tǒng)的頻譜效率，因此級聯(lián)OVCDM是個非常有價值的研究課題。
　　 級聯(lián)OVCDM系統(tǒng)中，通過符號交織器將非線性O(shè)VCDM編碼與線性O(shè)VCDM編碼進行級聯(lián)，接收端在兩個軟入軟出譯碼器之間進行迭代譯碼，每個譯碼器采用基于多元符號的的最大后驗概率算法。級聯(lián)結(jié)構(gòu)的選擇非常關(guān)鍵，研究了串行級聯(lián)和乘積級聯(lián)兩種級聯(lián)方式，二者的性能都是由兩級編碼矩陣和交織器共同決定的，除此之外，乘

3、積級聯(lián)中行碼與列碼的比例是一個非常重要的參數(shù)?；诜柤塃XIT圖是搜索最優(yōu)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的有效方法，在對級聯(lián)OVCDM的理論性能研究的基礎(chǔ)上，對獲得的系統(tǒng)參數(shù)進行重新優(yōu)化，重點集中在實用級聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計和性能分析，從性能和復(fù)雜度等方面去進行系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化。
　　 級聯(lián)OVCDM系統(tǒng)雖然具有較低的陡降門限，在低信噪比時性能非常好，但是存在較高的誤碼平臺，從而導(dǎo)致最終高信噪比區(qū)間的性能差于LTE方案。通過錯誤直方圖分析發(fā)現(xiàn)：OVCDM系統(tǒng)

4、出現(xiàn)不可糾的小錯誤的概率較大，且小錯分布在多幀中。針對這種情況，提出預(yù)編碼的思想，在原級聯(lián)OVCDM系統(tǒng)之前增加一級傳統(tǒng)糾錯碼，仿真結(jié)果表明在AWGN信道下預(yù)編碼方案確實可以大幅減少每幀中的不可糾的小錯，有效改進系統(tǒng)的誤碼率及誤幀率性能，從而最終超過LTE性能。對于多徑衰落信道，預(yù)編碼方案和信道交織相結(jié)合，在改善系統(tǒng)的誤幀率方面有特別明顯的效果。重點研究了采用BCH碼和截短BCH碼兩種預(yù)編碼方案時的系統(tǒng)設(shè)計和性能，并分別總結(jié)了兩種方案的

5、不同特點。為了便于工程實現(xiàn)，對級聯(lián)OVCDM系統(tǒng)的輸出星座點的量化問題進行了初步的探索。
　　 為了降低系統(tǒng)復(fù)雜度，提出了基于星座復(fù)用的級聯(lián)OVCDM系統(tǒng)，此時第二級OVCDM矩陣簡化為兩行一列的復(fù)用矩陣，同時接收端栩應(yīng)的BCJR譯碼過程簡化為符號級軟解調(diào)，所以系統(tǒng)復(fù)雜度可以大幅度下降。對應(yīng)分別研究了串行級聯(lián)和乘積級聯(lián)星座復(fù)用系統(tǒng)，對AWGN信道以及多徑衰落信道下的性能進行了設(shè)計和分析，主要包括第一級OVCDM編碼器結(jié)構(gòu)和輸出星

6、座點的映射方式的選取，第二級最優(yōu)復(fù)用矩陣的搜索。重點對頻譜效率為4bit/s/Hz的系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計，最后的仿真結(jié)果表明，在復(fù)雜度降低為原來的1/64倍的情況下，系統(tǒng)性能相對于級聯(lián)OVCDM系統(tǒng)在10-5量級基本相當(dāng)，只是有明顯的平臺。但是平臺現(xiàn)象我們同樣可以采用預(yù)編碼來有效消除，并對星座復(fù)用系統(tǒng)中的預(yù)編碼的設(shè)計進行了研究以及實際的仿真比較。最后將預(yù)編碼和星座復(fù)用相結(jié)合，成功設(shè)計和實現(xiàn)了低復(fù)雜度的更高譜效率的5.82bit/s/Hz級