高階調(diào)制的ldpc碼譯碼算法

1、基金項目：華僑大學(xué)科研基金資助項目08HZR15作者簡介：陳燕（1981－），女，漢，助教，碩士研究生，主要研究方向是信道編碼和無線通信技術(shù)等；蔡燦輝（1954－），男，漢，教授，博士研究生，主要研究方向是圖像處理、傳輸和信道編碼等。高階調(diào)制的高階調(diào)制的LDPC碼譯碼算法碼譯碼算法陳燕，蔡燦輝（華僑大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，福建泉州362021）摘要：針對LDPC（lowdensityparitycheck）碼的編碼調(diào)制系統(tǒng)，提出了在信道

2、解碼器的輸入端，無信道噪聲方差估算情況下的接收信息比特對數(shù)似然比值（LLR）計算方案，將其應(yīng)用在LPDC碼的置信度傳播譯碼算法和最小和譯碼算法中。該方案與精確的接收信息LLR計算方案在高斯信道和移動單頻網(wǎng)信道下比較，在Matlab性能仿真中顯示了該方案與后者僅有不到0.2dB的差距，具有很好的實用價值。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：低密度奇偶校驗碼，高階調(diào)制，多徑信道，對數(shù)似然比中圖分類號中圖分類號：TP911.32文獻(xiàn)標(biāo)識號：文獻(xiàn)標(biāo)識號：ADeco

3、dingAlgithmfLDPCCodesofHighderModulationChenYanCaiCanHui（CollegeofEngineeringScienceHuaQiaoUniversityQuanzhou362021China）Abstract:Basedonlowdensityparitycheck(LDPC)codedmodulationsystemanewsoftdecisionmetricwithwithoutno

4、isevarianceknowledgeisderived.Weappliedtheloglikelihoodratio(LLR)oftheindividualbitstoBPMinSumdecodingalgithmofLDPCcodeproposedhowtoevaluatethenoisevarianceafterequalizer.Simulationresultsshowthatcomparedwithaccuratesche

5、metheperfmancesofthisschemehasgoodperfmancebothinAWGNSFNchannelhavepracticalvalue.Keywds:LowDensityParityCheckcodesHighderModulationmultipathchannelLLR1引言引言移動通信中的無線信道是多徑的、時變的，具有嚴(yán)重的多徑衰落的特性，必須借助信道編碼技術(shù)提高系統(tǒng)抗衰落和抗干擾的能力，同時由于移動通

6、信系統(tǒng)帶寬資源有限，通常需要采用高階調(diào)制來提高帶寬的利用率。近年來在糾錯編碼領(lǐng)域的研究表明，采用低密度校驗碼（LDPC），可獲得接近香農(nóng)極限的優(yōu)異性能【1】，為了提高傳輸效率，獲得較高的編碼增益，可以考慮將LDPC碼與具有較高頻譜效率的調(diào)制方式相結(jié)合，例如8PSK，16QAM或者64QAM等，這對于3G無線通信系統(tǒng)，例如3GPP，3GPP2和WiMax(IEEE802.16)都有很好的實用性。在通信系統(tǒng)接收端，信息送入信道解碼器之前，我

7、們有必要將調(diào)制的符號信息轉(zhuǎn)換成信息比特的對數(shù)似然比（LLR），由于正交幅度調(diào)制在中、大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡(luò)高數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域被廣泛使用。目前文獻(xiàn)只給出了LLR計算公式【5】【6】，并沒有給出經(jīng)過均衡后的信道方差估算方法，這里我們以16QAM調(diào)制方式為例提出了均衡后信道方差計算方法以及近似的LLR信息計算方法，對于其它的高階調(diào)制，我們也可以用類似的方法得到相應(yīng)的LLR信息。2基于基于LDPC碼的編碼調(diào)制系碼的編碼調(diào)制

8、系統(tǒng)2.1系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型圖1(a)給出了含LDPC編碼和T(T＝2q)狀態(tài)QAM的單載波編碼調(diào)制系統(tǒng)框圖。在發(fā)送端，信息比特經(jīng)過碼率R=0.5的LDPC編碼器得到編碼輸出，然后進(jìn)行QAM調(diào)制，調(diào)制后的數(shù)據(jù)送到信道上進(jìn)行傳輸。對于AWGN信道，我們將數(shù)據(jù)直接進(jìn)行傳輸，在接收端相應(yīng)的進(jìn)行16QAM解調(diào)和LDPC解碼；對于移動衰落信道，為ui的LLR可定義為：????????????????yuyuuiii|1Pr|0Prlog圖216QA

9、M星座圖Fig216QAMconstellation令以及分別表示第k時刻位??0iS??1iS置i的比特為“0”或“1”的符號區(qū)域，則該對數(shù)似然比將16QAM星座圖分為兩部分，如圖2所示。應(yīng)用貝葉斯公式，并假設(shè)傳輸符號x呈等概分布，上式可化為：????????????????????????)1()0(|Pr|PrlogiiSSixyxyu????這里，α=αIjαQ，β=βIjβQ。由于rk的條件概率分布符合高斯分布，有下列最終的L

10、LR表達(dá)式：??????????????????????????????????????????)1()0(2222221exp21explogiiSSizzu??????因此，只要求得相應(yīng)的噪聲方差就可以得到最終的LLR信息，對于AWGN信道，信道中的高斯噪聲方差即我們所需要的方差；對于移動多徑信道，目前文獻(xiàn)只給出了LLR計算公式【5】【6】，并沒有給出經(jīng)過均衡后的信道方差估算方法，根據(jù)上述的檢測矢量，我們可以計算得出均衡??RS?后

11、的噪聲方差為：(4)??????LMIHHHIHHHTHHHH?????????][12122???其中，M為數(shù)據(jù)塊長度，L為添加的保護(hù)間隔長度。BP譯碼算法需要估算原始的噪聲方差，在實現(xiàn)上較為復(fù)雜。LDPC碼的NmalizedMinSum譯碼算法【6】，性能雖然較SPA算法稍有下降，但譯碼復(fù)雜度大大下降，且譯碼算法獨立于信道特征，無須進(jìn)行信道估計，在計算復(fù)雜度和譯碼性能之間取得了良好的折中。對于該譯碼算法的軟值，由于【7】，?????

12、?jjjjXXminexplog????采用該近似算法，我們可以得到???????????????222)0()1(minmin21?????hyhyuikikzzi上式乘歸一化因子8(σ2﹒||h||2)，得到???????????????22)0()1(minmin41????zzuiiSSi通過上面的公式，可以得到對于每個信息比特，譯碼輸入的軟值為：????dZduLLRQ21??????dZduLLRI22???????????