高頻譜效率級(jí)聯(lián)重疊碼分復(fù)用技術(shù)研究.pdf

1、高頻譜效率是未來(lái)移動(dòng)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(shí)提高頻譜效率和改善比特差錯(cuò)性能的新技術(shù)，重疊是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵：符號(hào)的重疊可以提高頻譜效率，而這種重疊本身形成了符號(hào)之間的約束關(guān)系能夠提供巨大的性能增益。傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)碼雖然可以通過(guò)短碼成功構(gòu)造性能優(yōu)異的長(zhǎng)碼，但是性能是以總碼率的下降為代價(jià)的，而OVCDM可以看作是一個(gè)碼率大于1的編碼，因此如果把短約束長(zhǎng)度的OVCDM作為分量碼進(jìn)行級(jí)聯(lián)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)钠ヅ湓O(shè)計(jì)，則

2、可以在帶來(lái)極大的編碼增益的同時(shí)，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(jí)聯(lián)OVCDM是個(gè)非常有價(jià)值的研究課題。
　　 級(jí)聯(lián)OVCDM系統(tǒng)中，通過(guò)符號(hào)交織器將非線性O(shè)VCDM編碼與線性O(shè)VCDM編碼進(jìn)行級(jí)聯(lián)，接收端在兩個(gè)軟入軟出譯碼器之間進(jìn)行迭代譯碼，每個(gè)譯碼器采用基于多元符號(hào)的的最大后驗(yàn)概率算法。級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的選擇非常關(guān)鍵，研究了串行級(jí)聯(lián)和乘積級(jí)聯(lián)兩種級(jí)聯(lián)方式，二者的性能都是由兩級(jí)編碼矩陣和交織器共同決定的，除此之外，乘

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

4、出現(xiàn)不可糾的小錯(cuò)誤的概率較大，且小錯(cuò)分布在多幀中。針對(duì)這種情況，提出預(yù)編碼的思想，在原級(jí)聯(lián)OVCDM系統(tǒng)之前增加一級(jí)傳統(tǒng)糾錯(cuò)碼，仿真結(jié)果表明在AWGN信道下預(yù)編碼方案確實(shí)可以大幅減少每幀中的不可糾的小錯(cuò)，有效改進(jìn)系統(tǒng)的誤碼率及誤幀率性能，從而最終超過(guò)LTE性能。對(duì)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(diǎn)研究了采用BCH碼和截短BCH碼兩種預(yù)編碼方案時(shí)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能，并分別總結(jié)了兩種方案的

5、不同特點(diǎn)。為了便于工程實(shí)現(xiàn)，對(duì)級(jí)聯(lián)OVCDM系統(tǒng)的輸出星座點(diǎn)的量化問(wèn)題進(jìn)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(jí)聯(lián)OVCDM系統(tǒng)，此時(shí)第二級(jí)OVCDM矩陣簡(jiǎn)化為兩行一列的復(fù)用矩陣，同時(shí)接收端栩應(yīng)的BCJR譯碼過(guò)程簡(jiǎn)化為符號(hào)級(jí)軟解調(diào)，所以系統(tǒng)復(fù)雜度可以大幅度下降。對(duì)應(yīng)分別研究了串行級(jí)聯(lián)和乘積級(jí)聯(lián)星座復(fù)用系統(tǒng)，對(duì)AWGN信道以及多徑衰落信道下的性能進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，主要包括第一級(jí)OVCDM編碼器結(jié)構(gòu)和輸出星

6、座點(diǎn)的映射方式的選取，第二級(jí)最優(yōu)復(fù)用矩陣的搜索。重點(diǎn)對(duì)頻譜效率為4bit/s/Hz的系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后的仿真結(jié)果表明，在復(fù)雜度降低為原來(lái)的1/64倍的情況下，系統(tǒng)性能相對(duì)于級(jí)聯(lián)OVCDM系統(tǒng)在10-5量級(jí)基本相當(dāng)，只是有明顯的平臺(tái)。但是平臺(tái)現(xiàn)象我們同樣可以采用預(yù)編碼來(lái)有效消除，并對(duì)星座復(fù)用系統(tǒng)中的預(yù)編碼的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究以及實(shí)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(jì)和實(shí)現(xiàn)了低復(fù)雜度的更高譜效率的5.82bit/s/Hz級(jí)