基于LDPC碼的協(xié)作通信系統(tǒng)及聯(lián)合迭代譯碼性能的研究.pdf

1、隨著無線通信的發(fā)展，協(xié)作通信技術的研究引起廣泛關注。協(xié)作通信的概念是在中繼信道模型的基礎上，受多輸入多輸出(MIMO)技術的啟發(fā)而提出的。這種新型物理層技術的基本思想是在多用戶環(huán)境中，使具有單根天線的移動終端可以按照一定的方式來共享彼此的天線從而產(chǎn)生一個虛擬MIMO 系統(tǒng)。
　　 協(xié)作通信主要有三種模式：放大轉發(fā)、檢測轉發(fā)、編碼協(xié)作。其中，編碼協(xié)作模式的突出特點是通過信道編碼設計來實現(xiàn)協(xié)作，降低了協(xié)作中錯誤擴散的可能性，提高了接

2、收端的糾錯能力，具有比前兩者更為優(yōu)異的性能?？梢姡绾螌⑷遮叧墒斓母鞣N信道編碼方式與協(xié)作通信的理念相結合，設計出有效的協(xié)作通信方案有很高的學術研究價值和現(xiàn)實意義。
　　 本文的研究工作主要包括以下幾方面：
　　 1.在充分理解Shannon有噪信道編碼定理的基礎上，認識到Shannon限是衡量不同編碼方案性能的標尺，從而明確編碼學術界的研究目標。
　　 2.研究了LDPC碼和Turbo碼的編譯碼方式及其性能，并在

3、圖像傳輸?shù)膽弥斜容^和分析了這兩種編碼方式的性能差異。
　　 3.提出了兩種加速迭代的改進BP譯碼算法，使LDPC碼的每一次迭代更多地利用在該次迭代中已得到更新的外信息。理論分析和模擬結果都顯示，在加性高斯白噪聲信道下，這兩種改進算法在譯碼復雜度不變或基本不變的情況下，有效加速了迭代的收斂，得到了優(yōu)于傳統(tǒng)BP算法的譯碼性能。
　　 4.提出了中繼信道下基于正規(guī)LDPC碼的協(xié)作通信方案。該方案采用聯(lián)合譯碼。在譯碼初期，兩個

4、譯碼器分別計算并輸出對各自輸入序列的估計；再進行聯(lián)合譯碼，將這兩組軟信息合并，即得到對信息序列的最終估計。利用正規(guī)LDPC碼的編碼增益和協(xié)作通信帶來的分集增益，該系統(tǒng)獲得了較好的性能。
　　 5.在中繼信道下首次提出了新的基于非正規(guī)LDPC系統(tǒng)碼的協(xié)作通信方案及聯(lián)合迭代譯碼。首先，構造這種系統(tǒng)形式的非正規(guī)LDPC碼，并將其與相同條件下的正規(guī)LDPC碼進行性能比較。在該協(xié)作通信方案的編碼階段，源節(jié)點與中繼節(jié)點選用相同參數(shù)的的不同L

5、DPC碼進行編碼，降低了兩組校驗序列的相關性，其作用類似于Turbo碼中的交織器。在相應的譯碼階段采用聯(lián)合迭代譯碼。將兩個LDPC譯碼器并行級聯(lián)，建立聯(lián)合Tanner圖，在每一次迭代譯碼內部將協(xié)作雙方的外信息沿聯(lián)合Tanner圖的邊雙向傳遞。這種聯(lián)合迭代譯碼的原理，類似于Turbo碼譯碼器中的串行級聯(lián)和反饋機制，在譯碼的每一次迭代中都完成了兩個子譯碼器的信息傳遞，用更少的迭代次數(shù)實現(xiàn)了更顯著的性能提高。雖然非正規(guī)LDPC碼本身的性能劣于