用于多址接入信道的LDPC碼的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、多址接入信道是信息論研究的重點(diǎn)之一，移動(dòng)通信系統(tǒng)的上行鏈路是多址接入信道的典型代表。Ahlswede，Cover和Wyner等人先后研究了多址接入信道的容量域問題，但是并沒有提供接近容量域的接入方式。多址接入信道的容量主要受到用戶間干擾的限制。頻分多址（FDMA）技術(shù)，時(shí)分多址技術(shù)（TDMA）和碼分多址技術(shù)（CDMA）等多址接入技術(shù)都是對(duì)抗用戶間干擾的方法。對(duì)于TDMA和FDMA，他們通過在不同用戶間采用正交的波形來對(duì)抗用戶間干擾。但是

2、信息論上已經(jīng)得出結(jié)論通過波形分割方式區(qū)分用戶能夠達(dá)到比完全正交分割的頻分多址（FDMA）或時(shí)分多址（TDMA）更大的容量域。Li Ping等提出了一種叫做交織分多址（IDMA）的新型波形分割多址接入方式，并設(shè)計(jì)了低復(fù)雜度的多用戶檢測(cè)算法：ESE算法，為多址接入方式設(shè)計(jì)提供了新思路。 LDPC碼在上世紀(jì)90年代被重新發(fā)現(xiàn)，它是一種在單用戶AWGN信道下能夠接近信道容量的編碼方式。同時(shí)，LDPC碼還具有性能的門限性。也即，當(dāng)信道的

3、噪聲水平低于某一門限值時(shí)，隨著碼字的長(zhǎng)度的增加，其誤碼率性能能夠任意接近于0。Richardson和Urbanke設(shè)計(jì)了一種密度進(jìn)化（density evolution）算法去計(jì)算某一度序列下的一組LDPC碼的噪聲門限，但是這種算法具有較大的復(fù)雜度。而基于AWGN信道的高斯特性，Chung，Richardson和Urbanke提出了一種高斯近似的密度進(jìn)化算法，這種算法在大大減少計(jì)算噪聲門限復(fù)雜度的同時(shí)，對(duì)計(jì)算精度只有很小的影響。

4、 但是仿真結(jié)果表明，當(dāng)我們將在單用戶信道下具有良好性能的LDPC碼用于多址接入信道時(shí)，其性能將嚴(yán)重惡化。而且上面提到的門限值計(jì)算方法也不再適用。因此，本文著重于解決多址接入信道下的LDPC碼優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。 在本文中，將以3GPPLTP中某個(gè)LDPC碼提案為例，首先實(shí)現(xiàn)在單用戶信道下LDPC碼編譯碼算法并進(jìn)行性能仿真。然后實(shí)現(xiàn)高斯近似密度進(jìn)化算法，計(jì)算所實(shí)現(xiàn)的LDPC碼的噪聲門限值并與性能仿真結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)合差分進(jìn)化算法，在單用

5、戶情況下，對(duì)LDPC碼進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并用計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。接著，我們將把LDPC碼的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法推廣到多址接入系統(tǒng)中的一種特殊情況--IDMA系統(tǒng)中，對(duì)用于IDMA系統(tǒng)的LDPC碼進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)這種系統(tǒng)的檢測(cè)算法做出了一定的改進(jìn)。 最后，本文將把LDPC碼的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法推廣到一般的多址信道情況。雖然Palanki等優(yōu)化設(shè)計(jì)了用于二進(jìn)制相加信道的LDPC碼，但是他們認(rèn)為對(duì)于兩用戶高斯多址接入信道來說，只能靠速率分割或

6、時(shí)間分割的方式來達(dá)到容量域中的點(diǎn)。Amraoui等采用密度進(jìn)化算法針對(duì)兩用戶高斯多址接入信道進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，給出了度分布，但是他們并沒有給出仿真結(jié)果。 本文中研究的是等功率條件下多用戶LDPC聯(lián)合譯碼及碼的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，用戶數(shù)不再限于兩用戶，基于因子圖設(shè)計(jì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息更新算法，針對(duì)該消息傳遞過程設(shè)計(jì)高斯近似的密度進(jìn)化算法，并在此基礎(chǔ)上對(duì)非規(guī)則LDPC碼的度序列進(jìn)行優(yōu)化。我們把這種通過不同用戶采用不同LDPC碼校驗(yàn)矩陣作為唯一特