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(shù)的研究引起廣泛關(guān)注。協(xié)作通信的概念是在中繼信道模型的基礎(chǔ)上，受多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)的啟發(fā)而提出的。這種新型物理層技術(shù)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(zhuǎn)發(fā)、檢測轉(zhuǎn)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(shè)計來實現(xiàn)協(xié)作，降低了協(xié)作中錯誤擴(kuò)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。可見，如何將日趨成熟的各種信道編碼方式與協(xié)作通信的理念相結(jié)合，設(shè)計出有效的協(xié)作通信方案有很高的學(xué)術(shù)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(chǔ)上，認(rèn)識到Shannon限是衡量不同編碼方案性能的標(biāo)尺，從而明確編碼學(xué)術(shù)界的研究目標(biāo)。
　　 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?yīng)用中比較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(jìn)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(jié)果都顯示，在加性高斯白噪聲信道下，這兩種改進(jìn)算法在譯碼復(fù)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(jìn)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(gòu)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(jìn)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(jìn)行編碼，降低了兩組校驗序列的相關(guān)性，其作用類似于Turbo碼中的交織器。在相應(yīng)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(nèi)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(jī)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