低密度校驗(yàn)碼在無線通信中的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、從上個(gè)世紀(jì)90年代中期，低密度校驗(yàn) (Low-Density Parity-Check, LDPC) 碼重新獲得人們的重視以來，LDPC碼由于其優(yōu)異的性能、線性解碼復(fù)雜度等優(yōu)點(diǎn)成為了業(yè)界的研究熱點(diǎn)之一。與此同時(shí)，新一代無線移動(dòng)通信系統(tǒng)需要在頻率選擇性衰落信道下提供很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，并且要能夠支持多個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行通信，從而需要提供強(qiáng)糾錯(cuò)能力的糾錯(cuò)碼用以提高系統(tǒng)對(duì)抗信道噪聲和衰落的性能。因此，在無線通信中的糾錯(cuò)碼技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注。

2、目前，新一代無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)、多天線 (Multi-Input Multi-Output, MIMO)、自適應(yīng)編碼調(diào)制、多用戶檢測(cè)等。本文研究了LDPC碼在無線通信中如何與這些關(guān)鍵技術(shù)相融合以進(jìn)一步改善系統(tǒng)的性能。 本文首先研究了采用刪余LDPC碼的比特交織編碼調(diào)制 (Bit-Interleaved

3、Coded Modulation, BICM) 技術(shù)，從系統(tǒng)的角度提出了采用刪余LDPC碼作為成員碼的BICM系統(tǒng)方案。其中，刪余模式的選擇分別采用：通過優(yōu)化算法確定的LDPC碼的優(yōu)化刪余分布，和隨機(jī)刪余兩種方案。本文對(duì)于系統(tǒng)在采用這兩種刪余方案時(shí)的性能進(jìn)行了分析。 由于實(shí)際的物理環(huán)境和信道的時(shí)變性，使得MIMO信道可能出現(xiàn)空時(shí)相關(guān)性。為了消除空時(shí)相關(guān)性對(duì)于級(jí)聯(lián)LDPC碼與空時(shí)分組碼系統(tǒng)所造成的性能損失，本文提出一種新的空時(shí)解碼

4、器設(shè)計(jì)方案。該方案首先對(duì)于預(yù)處理信號(hào)進(jìn)行干擾抑制，然后將LDPC碼解碼硬判決的調(diào)制符號(hào)作為發(fā)射符號(hào)的估計(jì)值，采用干擾消除算法以去除由于信道的時(shí)變特性所產(chǎn)生符號(hào)間串?dāng)_的影響。新解碼器也由于LDPC碼提供的分集而彌補(bǔ)了由于發(fā)射天線陣列和接收天線陣列的空間相關(guān)性所導(dǎo)致的性能損失。因此，新解碼器對(duì)于信道的時(shí)變特性和天線陣列的空間相關(guān)性具有較強(qiáng)的魯棒性。 MIMO OFDMA是一種非常有競(jìng)爭(zhēng)力的寬帶無線多用戶方案。本文針對(duì)頻率選擇性衰落信

5、道提出了一種采用LDPC碼的MIMO OFDMA系統(tǒng)方案。為了能夠通過子載波在用戶之間進(jìn)行自適應(yīng)分配以獲得多用戶分集從而進(jìn)一步改善系統(tǒng)性能，本文對(duì)于該系統(tǒng)，在滿足最大發(fā)射功率、用戶誤碼率等約束條件下，以系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率最大為目標(biāo)函數(shù)，推導(dǎo)出系統(tǒng)自適應(yīng)子載波的分配準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上，以及保證用戶服務(wù)質(zhì)量 (Quality of Service, QoS) 要求的前提下，提出一種新的子載波分配方案。對(duì)于該方案，首先按照得到的子載波分配準(zhǔn)則在

6、用戶之間對(duì)于子載波進(jìn)行初步分配，然后按照用戶之間的公平性原則和代價(jià)最小原則提出了子載波在用戶之間調(diào)整算法。新子載波分配方案不但能夠滿足用戶的QoS要求，而且在子載波的分配過程中兼顧到了用戶之間的公平性、系統(tǒng)資源的利用效率以及如何降低由于保證用戶QoS而導(dǎo)致的性能損失。 針對(duì)規(guī)則LDPC碼，本文提出了兩步比特翻轉(zhuǎn)迭代解碼算法。由于最終的翻轉(zhuǎn)比特是通過兩次篩選得到的，因此有效地降低了誤翻的概率。同時(shí)，在第一步的翻轉(zhuǎn)比特的初選過程中，