多元域LDPC碼編碼調制技術及應用.pdf

1、近十年來，移動通信技術進入一個高速發(fā)展階段，第四代移動通信(Fourth Generation，4G)技術已經全面走向商用，第五代移動通信(Fifth Generation，5G)技術也在深入研究中。尤其在2016年，3GPP(3rd Generation Partnership Project)采納了低密度奇偶校驗(Low-density parity-check，LDPC)碼作為5G系統(tǒng)物理層編碼標準，確定5G將使用LDPC碼作為移

2、動通信寬帶業(yè)務數據信息的中長碼塊的編碼方式。然而，考慮到隨著無線通信技術的不斷發(fā)展，數據傳輸速率要求將不斷上升，無線頻譜資源也將成為愈發(fā)珍貴的通信資源。高階調制是提升頻譜效率的一項重要技術，但隨著調制階數的上升，通信系統(tǒng)工作信噪比要求也不斷提高。信道編碼技術利用一定的編碼冗余，可以有效的改善傳輸性能。因此，編碼調制也是通信系統(tǒng)普遍采用的技術組合方案。多元域LDPC碼作為LDPC碼在多元域的拓展演進，也逐步進入人們的視野中。基于多元域LD

3、PC碼編碼的高階調制技術，是一種高效的編碼調制方案，隨著5G通信技術的發(fā)展，也將成為未來的一個研究熱點問題。
　　本文首先對LDPC碼進行了簡述，主要包括二進制LDPC碼，和在其基礎上演進的多元域LDPC碼(Nonbinary Low-density parity-check，NBLDPC)的信道編解碼方式，以及外部信息轉移(Extrinsic information transfer charts，EXIT)分析。在多元域LDP

4、C碼的基礎上，分析高階調制編碼技術，對相移鍵控(Phase Shift Keying，PSK)以及正交振幅調制(Quadrature amplitude modulation，QAM)高階調制進行了深入的探討。
　　M-PSK本身具有恒包絡優(yōu)勢，適用于微波信道和衛(wèi)星通訊信道等非線性情況。但是同時隨著調制階數的不斷上升，星座圖上同一半徑星座點密度過高，其誤碼率會急劇惡化。本文對基于多元域LDPC碼的M-PSK調制星座圖進行方案設計，

5、目的在于優(yōu)化誤碼率性能。具體方案如下:引入非均勻分布星座點的概念，對M-PSK星座點進行分組;然后設定組內距離和組間距離的概念，犧牲組內距離，擴大組間距離。一方面，由于組內點數較少，雖然組內距離較小，但是可以通過多元域LDPC碼編碼的糾錯能力進行有效彌補;另一方面，由于組間距離有效擴大，可以有效提高組間符號判決解碼正確率，所以總體上提高了系統(tǒng)性能。
　　對于高階QAM調制和多元域LDPC碼相結合的情況，本文提出了混合符號映射方案，

6、可以應用于任意階數的多元域LDPC碼與高階調制相結合的聯(lián)合編碼調制方法。對于給定階數的GF(2p)LDPC碼以及2q階高階調制的信號而言，我們引入一種通用的多編碼符號和多調制符號混合交織模式。通過實際情況中給定的2q階高階調制星座映射圖，計算出調制符號的每一位對應的誤比特率上界，并以此來進行比特下標的規(guī)劃，優(yōu)化設計交織方案。此外，通過EXIT的量化門限值，可以有效地對不同的多元域碼聯(lián)合調制系統(tǒng)場景下的映射方案進行數值分析，從而通過數值分

7、析的方法將本文提出的混合符號映射方案和其他方案進行對比。通過直觀的門限值數值分析以及仿真結果的驗證雙重檢驗，可以得出以下結論:本文提出的混合符號映射方案相較于傳統(tǒng)設計方案，展現出了更優(yōu)的解碼性能和更靈活的應用性。
　　本文還考察了多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)系統(tǒng)中本文提出的混合符號映射方案。具體仿真場景包括采用最大比合并(Maximum Ratio Combining，MRC)算法的單