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基于IEEE+80211a标准的LDPC编码的OFDM无线... 2005年1月 系统工程与电子技术 Jan.2005 兰"27卷II第"1期slystenlsEn西Ifne谢盟}fo生詈篁=尘■..............鲨■I二』生■●———■——■■■■■■—■■■——■■■■■———■■■—_-■■———■—●●●——■●■●■—●■■■一 文童编号:1001-506X12005)01-0163-04 基于IEEE802.1la标准 编码的OFDM无线通 的LDPC 信系统 马丕明,袁东风,杨秀梅,吴大雷 (山东大学信息科学与工程学院,山东济南250100) ...

基于IEEE+80211a标准的LDPC编码的OFDM无线...
2005年1月 系统工程与电子技术 Jan.2005 兰"27卷II第"1期slystenlsEn西Ifne谢盟}fo生詈篁=尘■..............鲨■I二』生■●———■——■■■■■■—■■■——■■■■■———■■■—_-■■———■—●●●——■●■●■—●■■■一 文童编号:1001-506X12005)01-0163-04 基于IEEE802.1la标准 编码的OFDM无线通 的LDPC 信系统 马丕明,袁东风,杨秀梅,吴大雷 (山东大学信息科学与工程学院,山东济南250100) 摘要:基于IEEE802.1la无线局域网标准,深入研究了LDPC码编码的OFDM无线通信系统。针对此系统,提 出了简化的LDPC码编码调制译码初始化算法。该算法不需信道噪声功率,根据星座图上符号间的距离计算接收符 号的后验概率,然后得到译码所需要的初始对数似然比消息。仿真结果表明,在多信道下系统上有较好的性能,初 始化算法是有效的。 关键词:无线通信系统;LDPC码;译码初始化;IEEE802.1la标准;符号问距离 中图分类号:TPl3 文献标识码:A LDPCcodedOFDMwirelesscommunicationsystem basedonⅡ£EE802.1lastandard MAPi—miI唱,YUANDong-feng,YANGXiu—mei,WUDa-lei (SchoolofInformationScienceandEngineering,ShandongUniversity,Jinan250100,China) Abstract:BasedOilⅡ’EE802.1lastandard,alow-DensityParity—Check(LOeC)codedorthogonalfrequency- divisionmultiplexing(OFDM)wirelesscommunicationsystemisinvestigated.Fortheissystem,asimphfiedⅡ)PCcod— edmodulationdecodinginitializationalgorithmisproposed.msmethoddoesn7tneedchannelnoisepower.According tothedistancebetweensymbolsontheconstellation,theposteriorprobabilityofthereceivedsymboliSealeulated. ThenthedecodinginitializationLogLikelihoodRatiomessageisgotten.Simulationresultsshowthattheperformanceof thissystemisgoodovermultipathchannelandtheinitializationalgorithmiseffective. Keywords:wirelesscommunicationsystem;U)PCcodes;decodinginitialization;IEEE802.1lastandard;dis— tancebetweensymbols 1引 言 正交频分复用(OFDM)的基本原理就是把高速的数据流 通过串并变换,分配到传输速率相对较低的若干个子信道中 进行传输,可以大大降低传输中的符号问干扰(ISI),适用于 多径环境和频率选择性衰落信道中的高速数据传输uJ,在无 线局域网标准中被广泛采用。如美国的IEEE802.1la怛J和欧 洲E3"SI的HiperLAN/2,均采用了OFDM技术,在2003年通过 的IEEE802.16a[3J宽带无线接入标准中,OFDM也是物理层所 要采用的技术。低密度较验(tgPC)码是一种基于非常稀疏校 验矩阵和概率迭代译码的纠错编码 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,在AWGN信道中性 能非常接近Shannon极限,而且描述简单、译码复杂度低H蚓。 本文基于IEEE802.1la无线局域网标准,在各种传输速率下 研究了LDPC码编码的OFDM系统,根据仿真和分析,提出了 一种简化的LDPC码概率初化算法。仿真结果说明,在多径信 道下系统具有较好的性能,初始化算法是有效的。 2 LDPC码 低密度校验码是一种线性分组码,其校验矩阵是稀疏矩 阵,非零元素的个数远小于零元素的个数。校验矩阵可由双 向图表示,图中包含两类节点:变量节点和校验节点,其中变 量节点对应校验矩阵的列,即比特位,校验节点对应校验矩 阵的行,即校验方程。如果校验矩阵中的某个元素为1,则相 应的变量节点和校验节点之间有边相连,称此变量节点和校 验节点是相邻的,节点的边的总数称为节点的度。如果双向 图中每类节点的度是固定的,称为规则的LDPC码,简称规则 码,常表示为(Ⅳ,dt,,dc)码,Ⅳ是码长,或是校验矩阵每列1 的个数(列重)或变量节点的度,以是校验矩阵每行1的个数 收稿日期:2004—03—05;修回日期:2004—05—08。 基金项目:国家自然科学基金(60372030);国家留学回国基金(教外司留[20031406);山东省自然科学基金重点项目资助课题(z2003c,02) 作者简介:马丕明(1970一),女,讲师,博士研究生,主要研究方向为移动通信纠错编码理论与技术,迭代译码等。 万方数据 ·164· 系统工程与电子技术 2005年 (行重)或校验节点的度。相对于规则码,双向图的每类节点 的度不是固定的,为非规则码。 校验矩阵随机构造后,可按照分组码的编码方法对LD. PC码进行编码。译码可采用一种概率迭代译码方法,表示 为Tanner图上变量节点和校验节点之间的消息传递【4J。假 设Tanner图中的循环足够长,节点之问的消息传递路径是树 状图结构,传向同一个节点的各个消息是统计独立相同分布 的随机变量。如用m譬’表示第2次迭代时校验节点传向变量 节点的对数似然比消息,mg’表示第1次迭代时变量节点传 向校验节点的对数似然比消息,则消息传递过程如下:初始 时,变量节点从信道接收的数据中获得初始消息 m∽“黜喜俐 式中:y——从信道接收的数据。第f次迭代时校验节点从其 相邻的变量节点处收集消息,传向相邻的变量节点 胁^掣:钎掣剃:蔓槲 然后变量节点收集所有的可以利用的消息 巳 Q‘¨:∑m搿’ i=0 进行判决,得到译码的码字。如果满足校验方程,译码成功, 否则继续迭代,或迭代次数达到设定的最大次数。在LDPC 码的译码过程中,成功译码或错误译码是可测的[4|。 3 LDI℃编码的。删系统 在IEEE802.1la无线局域网标准中,物理层采用OFDM 技术,同时利用卷积码和交织器提高可靠性。对IDPC码来说, 随机构造的校验矩阵,使码的本身具有内在的交织特性,因此可 以在系统中省略交织器。本文用LDPC码做为信道编码,构造了 LDPC编码的OFDM无线通信系统,系统框图如图1所示。 图l LDPC编码的OFDM系统框图 (n) L") 3.1 OFDM基带传输原理 编码调制后的符号进行正交多载波调制传输,信号可以 表示为 蛆 戈(£)=∑X(k)exp(j2顽£) , ‘=0 式中:x(J|})——第k个子载波上的传输符号,以——第k个 子载波的频率,,v——总的载波数。在符号周期E内以TiN 为问隔进行采样,则采样值正是Ⅳ个子载波上的符号的 IDFr变换,即 如)-寿善X(k)exp(j2,tkn/N)(1) 加上长度为%点的循环前缀,经过衰落信道传输,信道冲激 响应为 Z h(n)=∑”(n—q) 式中:厶——信道的路径数,Z"i——第i条路径的时延,也—— 第i条路径的信道衰落系数,其幅度服从Rayleigh分布,相位在0 k一1 ~h之间均匀分布,并且能量归一化∑Ih。12=1。信道是 时变的,当各路径时延较大时,其频率响应具有频率选择性。 假设接收端理想同步,去掉循环前缀后的接收信号为 筻 y(n)=h(n)·x(n)+w(n)=∑hix(n—Z"i)+w(n)(2) 式中:W(n)——功率谱Ⅳ0/2复加性高斯白噪声。将Y(n)进 行DRF变换可以实现多载波分离和解调 y(后)2而1蚤"-JY(n)exp(一伽概/N)= X(k)H(k)+W(k) (3) 式中:Ⅳ(后)——第屈个子载波上的复信道频率响应, W(k)——第k个子载波上的复噪声,即 匕一1 日(七)=∑hiexp(一j27tki/N) 叭D2赤蚤州也xp(一j2rtkn/N) 可以看出,如果循环前缀大于最大的路径时延,信道的线性 卷积作用变为循环卷积。此时,如果信道特性在一个OFDM 符号时间内保持不变,则频率选择性衰落信道的作用等效为 每个子载波上的符号X(k)与系数H(k)相乘,信道均衡实 现简单,这正是OFDM系统克服符号间干扰ISI和信道间干 扰IcI,适于宽带数据传输的原因。 3.2衄802.1la标准的有关参数 在IEEE802.1la标准中,采用不同的调制方式和不同的编 码码率,在总带宽20MHz内可以传送6~54Mbits/s的数据12j2,频 带利用率为0.3~2.7bits/s/Hz。其中OFDM的有关参数如表l 所示,数据速率调制方式、码率等参数如表2所示。 表1 OFDM的参数 参 数 取 值 OFDM符号间隔 E=4/zs 册盯/FFr间隔 Trrr23.2us 循环前缀时间 Tc=0.8tts=Tm/4 肼T/FFr点数 N=64 子载波频率间隔 O.3125M№ 系统总带宽 0.3125×64=20MHz 有效数据子载波数 Nso=48 万方数据 第27卷第1期 基于IEEE802.1la标准的LDPC编码的OFDM无线通信系统 .165. 表2与数据速率有关的设置和参数 数据速率 M进制调制方式 编码码率 每个子载波上 每个OFDM符号上的每个OFDM符号上的总的频带利用率 (Mbits/s) 的编码比特数 编码比特数 有效数据比特数 /(bits/s/Hz) 6 BPsK.M=2 1/2 1 48 24 O.3 9 BPSK.M=2 3/4 l 48 36 0.45 12 QPSK,M=4 l/2 2 96 48 0.6 18 QPSK,M=4 3/4 2 96 72 0.9 24 16QAM,M=161/2 4 192 96 1.2 36 16QAM,M=163,/4 4 192 144 1.8 48 64QAM,M=642/3 6 288 192 2.4 54 64QAM,M=643,/4 6 288 216 2.7 3.3 LDPC码的译码初始化算法 LDPC码是一种概率迭代译码,需要从信道得到有关的 概率消息初始化信息。消息的初始化对成功译码非常重要, 如果消息的初始化不正确,可能会导致译码失败。针对 OFDM传输,我们提出了一种简化的基于距离特性的概率初 始化算法,计算信道提供的每一个变量节点的似然比参数, 仿真结果证明应用该初始化算法可以取得很好的性能。 信道编码后,经肘进制调制,K=logzM个编码比特映射 到星座图中的一个符号上,用s“=&m+js?(0≤m 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了一种新的高 效的串行通讯类(PserialPort)。 (2)由于Peomrn函数具备通用性,所以PserialPort类可以 在Windows下方便移植,而且可以较好地发挥Moxa通讯卡的 性能,实现多通道高速数据传输。 (3)由于遵循了面向对象的设计思想,所以串行通讯类 不仅使程序具备较好的可读性,还有良好的可扩展性。 (4)测试表明,上述方法实现了INS系统10串口的双向 通讯功能,当多个外部数据更新率为20Hz时,数据通讯仍旧 稳定正确。 参考文献: (13hltellio(2218TWPCIUser’sManual[z3.台湾,MoxaTechndogies Co.,Ltd.,1999.8—20. 12jJimBeveridge,R0bertWiener.Wm32mlhithreadingapplicationinWin32 [M].侯捷,译.武汉:华中科技大学出版社,2002.121—132. [3]徐佑军.WindowsNT下多线程网间实时通信程序的设计[J].计 算机工程与应用,2000.124—127. [4]鞠儒生,王辉,陈燕.VC++中实现基于多线程的串行通讯[J]. 计算机测量与控制,2002(10):68—70. [5]夏临闽,黄飞,胡仁杰.工业控制计算机[J].2001(4):24—26. [6]侯捷.深入浅出MFC[M].武汉:华中科技大学出版社,2002. 230—240. 一一一一|垂一一一一一㈣一一 万方数据 基于IEEE 802.11a标准的LDPC编码的OFDM无线通信系统 作者: 马丕明, 袁东风, 杨秀梅, 吴大雷 作者单位: 山东大学信息科学与工程学院,山东,济南,250100 刊名: 系统工程与电子技术 英文刊名: SYSTEMS ENGINEERING AND ELECTRONICS 年,卷(期): 2005,27(1) 被引用次数: 4次 参考文献(6条) 1.Kim Yun Hee.Song Iichho Performanve analysis of a coded OFDM system in time-varying multipath rayleigh fading channels 1999(05) 2.IEEE Std 802.11 a- 1999,Supplement to IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements Part 11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Phy 3.IEEE Std 802.16aTM 2003,IEEE Standard for Local and metropolitan area networks,Part 16:Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems-Amendment 2:Medium Access Control Modifications and Additional Physical Layer Specifications for 2-11 GH 4.Mackay D J Good error-correcting codes based on very sparse matrices 1999(03) 5.Vladislav Sorokine.Frank R Kschischang,subbarayan pasupathy. gallager codes for CDMA applications- part Ⅰ:Generalizations,constructions,and performance bounds 2000(10) 6.Vladislav Sorokine.Frank R Kschischang,subbarayan pasupathy,gallager codes for CDMA applications- Part Ⅱ:implementations,complexity,and system capacity 2000(11) 相似文献(10条) 1.学位论文 曹海燕 无线通信系统中的LDPC码、Turbo码和空时编码的研究 2006 多输入多输出(MIMO,Multiple-Input-Multiple-Output)链路系统能够显著地改善系统性能和提供信道容量,第四代无线通信中需要对因特网和各 种多媒体服务提供高速率的数据传输和高质量的通信,因此如何在MIMO系统下利用高效的信号处理和信道编码技术来提供高速率高质量的数据传输越来 越受到人们的关注。近年来,能有效抵抗信道衰落和提高信道容量的空时编码技术和高效的信道编码技术(如LDPC码,Turbo码)得到了迅速发展,成为无 线通信领域编码理论的研究热点。本文研究了这些技术中的部分理论,主要体现在基于LDPC码的酉空时调制(Unitary Space-Time Modulation。USTM)方 案和基于LDPC码的差分酉空时调制(Differential USTM,DUSTM)方案的两种级联的MIMO系统的迭代译码算法的研究,并利用高斯近似的密度进化理论对 LDPCC-USTM的性能进行分析和LDPC码的优化设计以及快速Turbo码译码算法的研究。本文的主要及研究成果如下: 1、首先系统地阐述和分析了LDPC码基于图表示的定义和基于迭代思想的和积译码算法(又称为置信传播算法),给出了在概率差测度和对数似然比测 度上的和积译码算法中变量节点和校验节点的消息更新公式,同时还研究了GF(g)(g>2)的LDPC码的和积译码算法。并给出了基于GF(2<'p>)(p≥1)规则和 非规则LDPC码在高斯噪声信道下的仿真性能曲线图,分析讨论了不同码集的LDPC码性能差异的原因。 2、提出将高效的LDPC码与酉空时调制(USTM,Unitary Space-Time Modulation)技术相结合的级联方案的MIMO系统,并利用和积译码算法对系统进 行译码。MIMO系统中采用酉空时调制可以在无CSI情况下能进行有效译码,将LDPC码与其级联可以而将LDPC码作为信道编码,系统将获得可观的编码增益 。本文还将基于GF(2)的LDPC码与USTM的级联方案扩展到基于GF(g)(g>2)的非二进制LDPC码。按符号对应一个酉空时信号来进行编码,和积译码过程中采 用前向后向的算法来对校验节点的信息更新。仿真结果表明提出的方案具有优异的性能,二进制LPDC码编码的USTM方案比未编码有近23dB的编码增益 ,而由于非二进制LDPC码具有比二进制好的距离特性,非二进制LDPC码所级联的方案比二进制LDPC码要好近2dB的编码增益。同时本文还将提出的方案与 Turbo码与USTM的级联方案进行了比较,发现在选择相同的酉空时信号集下提出的方案有近5dB的编码增益,由于LDPC码的并行译码特性,提出的方案比 Turbo码具有更低的复杂度。 3、提出基于LDPC码编码的差分酉空时调制(DUSTM,Differential USTM)的MIMO系统。提出的系统中主要考虑了GF(g)(g>2)的LDPC码与DUSTM的级联 方案。根据差分酉空时调制本身具有延时单元的网格结构,对LDPCC-DUSTM方案分别研究了独立最大似然解调的迭代译码算法和联合最大似然解调的迭代 译码算法。两种迭代译码算法的LDPCC-DUSTM方案都具有很好的性能,与未编码的DUSTM系统有相当地编码增益,而后一种译码算法由于将LDPC码译码器 的外部信息作为差分解调器的先验信息,这样使得信道的解调更为准确,因而性能比独立迭代的译码算法更优越。仿真结果表明联合的迭代译码算法比 独立的有一定的性能优势。 4、提出一种Turbo码的快速译码算法。Turbo码在译码过程中迭代次数是不确定,然而Turbo码的每一次迭代过程运算量是相当大的,因此针对迭代 次数不确定的缺点,提出了一种新的改进算法,通过对外部信息间的距离度量作为迭代终止的判定。仿真试验表明提出的改进算法能在保证译码的准确 性基础上,可以使译码器避免大量无畏的计算从而提高了译码速度,特别在高信噪比的情况下具有效。 2.学位论文 李刚 宽带无线通信系统中纠错码译码技术及实现研究 2008 纠错码技术可以有效保障无线通信的可靠性以及高频带利用率的实现。随着多媒体、高速数据传输等业务的发展,宽带无线通信系统对纠错码提出 了更高的要求:高纠错性能、高数据吞吐率、低实现复杂度。 @@ 面向下一代移动通信(B3G/4G)系统和超宽带(UWB)系统,本论文主要研究了其中的纠错码译码技术及实现问题。其中有两个研究重点:一是低密度 奇偶校验(LDPC)码的译码技术及高性能、高吞吐率译码器,二是卷积码的高吞吐率、低复杂度译码器实现。本论文的主要内容有: @@ (1) 提 出了动态调整最大迭代次数的BP译码算法,提高了现有BP译码算法的性能。 @@ (2) 提出了低复杂度提前结束迭代判决依据,减少了现有BP译码算法的运算量。 @@ (3) 利用LDPC码译码特点,提出了一种降低运算量的LDPC码自适应调制编码系统,不仅提高了系统的带宽效率,而且降低了译码运算量。 @@ (4) 面向B3G/4G系统,提出了一种多码率Block-LDPC码译码器架构,适合于规则、非规则码。在此架构中,低复杂度互连网络降低了硬件开销 ;高效的流水线和节点运算阵列设计,提高了硬件利用率;提前结束迭代算法降低了译码功耗。此外,还提出了一种异址写回方法,降低了存储器访问 的硬件开销。基于所提出的架构,采用SMIC 0.13μm CMOS工艺设计了一个多码率Block-LDPC码译码器。 @@ (5) 基于HJTC 0.18μm CMOS工艺,设计并实现了一种卷积码的高吞吐率Viterbi译码器。ASIC实现表明该译码器可以满足MB OFDM UWB系统的要 求。 @@关键词:纠错码;宽带无线通信;LDPC码;卷积码;译码算法;译码器 3.会 议论文 议论文格式议论文递进式结构议论文框架结构议论文文体知识ppt议论文并列式结构 楚龙佩.唐金泉 基于非规则LDPC码与空时分组码的协作通信 2008 基于协作通信系统,本文提出一种非规则的LDPC(Irregular low-density parity-check)码和空时分组(Space-time block)码相结合(ILDPC-STBC)的 协作通信方案.这种方案的性能通过简单的含有两个中继节点无线通信系统来进行分析,通过仿真的结果我们可以看到,ILDPC-STBC协作方案可以减小信号 传输差错并达到分集增益的效果.说明这种方案在现代无线通信系统中具有一定的意义. 4.学位论文 董波 LDPC编码的分布式空时合作通信系统 2006 在无线通信系统中,分集是一种对抗多径衰落以及信道干扰的有效技术。相比时间分集与频率分集,空间分集可以在不增加传输时间和带宽的条件 下,提高系统的传输可靠性。在分布式通信系统中,学者们提出了一种新型的单用户空间分集技术,即合作分集技术。该技术将分布在无线网络中的节 点集合起来,构成虚拟多天线阵列,利用多个节点的合作来达到空间分集的效果。目前常用的合作协议包括有固定中继协议、选择中继协议以及增量中 继协议。在这些协议中,中继可以工作在放大前向或者译码前向等模式下。不同中继合作系统具有不同的分集系数。基于空时编码的合作分集技术在理 论上可以实现完全的空间分集增益,分集系数等于参与合作的节点数量。 论文首先介绍了分布式通信系统中常用的中继模式以及合作分集协议。然后通过对传统的单中继和双中继分布式空时编码合作系统的研究,我们提 出了带反馈信息的双中继分布式空时合作系统,并在放大前向模式和译码前向模式下给出了具体的反馈 机制 综治信访维稳工作机制反恐怖工作机制企业员工晋升机制公司员工晋升机制员工晋升机制图 和实现方法。该系统能够更充分地利用通信 网络中的节点,提高系统的分集增益,改善系统的误比特率性能,但是中继节点在网络中的位置会对系统的性能产生很大影响。 空间分集技术还可以与优秀的纠错码进行结合来进一步提高系统性能。低密度奇偶校验(LDPC)码是一种分组码,它的性能能够逼近香农限,而且译 码算法复杂度低,与码长呈线性关系,容易实现。论文在介绍了LDPC码后,对LDPC码与空时分组编码的级联方案(LDPC-STBC)进行了分析。鉴于LDPC- STBC在传统多天线系统中所体现的优越性,我们将LDPC-STBC扩展到了分布式通信系统中,提出了LDPC编码的分布式空时合作系统(LDPC-DSTC)。在放大 前向模式下,系统采用固定中继协议来实现,论文给出了多个信号处理方案;而在译码前向模式下,系统采用选择中继协议,并通过凿孔LDPC码以及更 换LDPC码组的方式来实现。研究结果表明,LDPC-DSTC系统既能够实现分集增益,又能提供编码增益,有效地提高了系统性能。最后,论文探讨了LDPC码 在分布式合作通信系统中的优化问题。 5.学位论文 杨建华 基于Turbo迭代原理的OFDM和UWB系统关键技术研究 2008 为了满足人们日益增长的通信需求,未来高速无线通信系统必须采用先进的信号处理技术,以提高频谱效率和信息传输的可靠性。OFDM和UWB作为未 来无线通信系统的两大关键技术,成为近年来的研究热点。受Turbo码迭代译码的启发,最近出现的“迭代处理”思想已经在编码和信号处理等领域获得 成功应用。论文结合具体课题,在Turbo码迭代译码原理的基础上,对OFDM和UWB系统的关键技术进行研究。主要针对OFDM系统对相位噪声敏感以及UWB系 统的多用户检测问题,着重研究OFDM系统中的迭代相位噪声消除、LDPC编码的UWB系统实现以及UWB系统中的迭代多用户检测。论文的主要研究内容如下 : 1.研究了Turbo码迭代译码原理。论文对Turbo码的迭代译码算法进行了详细的理论推导,对Turbo码的迭代译码过程进行了详尽的理论分析。在此 基础上,阐明了Turbo迭代思想精髓。 2.研究了OFDM系统的迭代相位噪声消除算法。论文详细分析了相位噪声对OFDM系统性能影响,探讨了相位噪声所产生的共同相位误差和载波间干扰 的相关性质。在此基础之上,基于Turbo迭代原理,分别针对Turbo编码的OFDM系统和OFDM无线局域网提出两种迭代相位噪声消除算法。第一种算法充分 利用Turbo码输出软信息对OFDM符号进行重构,然后利用重构符号采用线性最小均方误差估计方法(LMMSE)对相位噪声进行估计,最后通过频域卷积的方 法消除相位噪声。仿真表明,所提出的算法经过两次迭代就可以消除ICI所产生的地板效应。第二种算法充分利用IEEE 802.11a中所含的四个导频信息来 对共同相位误差进行估计,因此不需要任何附加的导频信息,并采用数学方法对算法中的矩阵运算进行简化,实现复杂度大大降低。仿真结果表明,该 算法通过两次迭代也可以有效消除ICI所造成的地板效应。 3.研究了LDPC编码的UWB系统实现方案。论文研究了UWB系统的信号和信道模型以及LDPC码的基本原理,分析了采用跳时脉冲位置调制、跳时BPSK调 制和扩频BPSK调制的UWB系统实现方案,并进行了计算机仿真和性能比较。最后,针对传统UWB—IR系统重复编码方法进行改进,提出了一种内部自适应 的LDPC编码UWB—IR系统实现方案,即自适应选择LDPC码的码率和重复编码的数目。在AWGN信道和UWB多径信道进行了仿真和性能分析,并且与Turbo编码 的UWB—IR系统进行了比较分析。仿真结果表明,这种方法与传统的UWB—IR系统相比性能有很大的提高,在高码率的情况下性能优于Turbo编码的 UWB—IR系统,并且系统性能随着LDPC码的码率和脉冲重复次数改变。 4.研究了LDPC编码UWB系统的迭代多用户检测算法。根据UWB多址系统的离散时间模型,研究了UWB系统的传统多用户检测算法、最优多用户检测算 法、线性多用户检测算法,并对它们的性能进行了计算机仿真和比较分析。在此基础之上,应用Turbo迭代原理,分别基于软干扰抵消和简化的UWB离散 时间信号模型,提出两种适用于LDPC编码UWB系统的低复杂度的迭代多用户检测算法,并对其性能和计算复杂度进行了分析,仿真结果表明两种算法都能 以较低的计算复杂度达到接近单用户性能。 6.学位论文 朱嘉 LDPC码的实现及其应用 2007 随着无线通信技术的不断发展与进步,数字电视广播、移动视频点播等对数据吞吐量要求很高的业务逐渐变得可能。为了在有限的带宽内用有限的 发射功率保证信息在空间传播时的可靠性,需要在系统中引入具有很强纠错能力的信道编码技术。低密度奇偶校验码(LDPC)码具有与香农限非常接近 的纠错性能,因此成为现代通信系统中信道编码的强有力竞争者。 随着近年来LDPC码的理论研究的不断成熟,LDPC码开始逐渐被新一代无线通信系统采用。目前,包括欧洲数字电视卫星广播标准DVB-S2、中国数字 电视地面广播标准CDTV-T等在内的标准已经将LDPC码作为信道编码的解决方案,而IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等无线局/城域网标准也将LDPC码作为一 种候选方案。随着LDPC码进入应用的脚步不断加快,有必要对LDPC码在实现过程中存在的问题和困难进行研究并加以解决和克服,这也正是本文对 LDPC码的实现与应用进行研究的出发点。 本文首先对LDPC码的技术背景与发展历史作了简要的回顾,然后对LDPC码目前进入实现和应用领域的现状进行了分析,指出了LDPC码在实现和应用 过程中一些重要的研究课题,包括适合硬件实现的高效译码算法的研究、适用于现代通信系统的高效译码器结构设计以及基于LDPC码的混合 ARQ(HARQ)方案设计。 在对这些课题展开深入研究前,本文首先回顾了LDPC码的基本原理,由于译码器的设计已经不再是一件完全脱离码字构造与编码方法的工作,因此 为了设计一种性能与复杂度兼顾的LDPC码译码器,必须首先对LDPC码的码字构造方法、编码算法有比较全面的了解和认识。 本文接着对LDPC码的译码算法展开了深入的研究,从二分图、Turbo迭代译码等角度对LDPC码信息传播译码算法中最基本的置信传播(BP)算法的原 理进行了分析,揭示了这种算法取得优异性能的原因以及这种算法在码长有限情况下的局限性。随后本文对从BP算法衍生出来的其他信息传播算法进行 了大量的研究,其中从数学上重点分析了最小和(MS)算法以及修正的MS算法以较小的性能损失为代价简化译码算法复杂度的根本原因,并提出一种改进 的修正的MS算法,在保持与BP算法几乎相同性能的同时进一步降低了算法的复杂度。此外,本文还分析了分层的BP算法,并将分层的BP算法与修正的 MS算法结合起来得到一种新的分层的修正的MS算法,在性能与复杂度之间取得了很好的折中。最后,本文还介绍了硬判译码算法中的比特翻转(BF)算法 及其各种改进算法,从性能和复杂度两方面分析了这些算法的优缺点。 随后,本文结合国家863 FuTURE计划Beyond 3G(B3G)项目物理层中对信道编码的性能与吞吐量的要求,提出了一种基于修正的MS算法的LDPC码译码 器结构,成功地在Xilinx XC2VP70 FPGA上实现了320Mbps编码后吞吐量的译码器。接着,结合未来无线局/城域网的特点,提出了一种基于分层的修正的 MS算法的LDPC码译码器结构并在FPGA上实现了相应的译码器。 最后,本文还对基于LDPC码的HARQ方案进行了研究,通过分析现有的基于LDPC码的增量冗余(IR)HARQ方案的优缺点,提出了一种将其中两种方案的 优点相结合的基于可靠度的(RB)截短IR-HARQ方案,在吞吐量、编译码开销、反馈信道效率等各方面均取得优于已有方案的结果。 7.学位论文 叶芳 LDPC码的研究及其在802.16a协议中的应用 2004 早在1962年,Gallager就提出了一种具有稀疏校验矩阵的分组码,称为Gallager码.限于当时的条件和人们的认识水平,Gallager码一直被冷落.随着 Turbo码取得巨大的成功,MacKay等人对Gallager码重新进行了研究,将其发展为LDPC(Low-Density Parity-Check)码,成为一种新的逼近香农限的优秀编 码方式.现在,LDPC码已经成为纠错编码领域的热点,并开始走向应用.该文对LDPC码进行了系统的研究.首先介绍了LDPC码的结构,分析了正则码、非正则 码以及多元域编码的性能,并给出了一些LDPC码的构造方法以及非正则码优秀次数分布对的搜索方法;然后讨论了短圈对译码性能的影响,介绍了构造高圈 长的LDPC码的方法;接着探讨了LDPC码如何实现线性编码的问题,主要是基于近似下三角矩阵的有效编码算法及其简单实现方法;最后较详细的研究了 LDPC码的译码算法,分析了算法的译码复杂度,并对这些算法进行了仿真比较.基于LDPC码的优越性能,该文找出一组优秀的非正则LDPC码应用于 IEEE802.16a OFDM环境中,对其在AWGN(加性白高斯噪声)和SUI-3、SUI-5多径衰落信道模型下的性能进行仿真,并与协议建议使用的Turbo码相比较.比较 结果显示由于一些特定条件的限制,LDPC码在上述三种环境下都可以取得比Turbo码更好的性能.因此得出结论:LDPC码在衰落信道下具有良好的纠错能力 ,适用于WMAN等采用OFDM的无线通信系统. 8.期刊论文 张玉玲.袁东风.李长春.ZHANG Yu-ling.YUAN Dong-feng.LI Chang-chun 采用速率兼容LDPC码的AMC- ARQ系统性能分析 -系统工程与电子技术2007,29(6) 本文首次提出基于速率兼容低密度校验码(low-density parity-check,LDPC)的物理层与数据链路层跨层联合 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 .从利于系统实现的角度出发 ,首先提出了一种构造速率兼容LDPC码的删除方案,不但简单易行,而且具有与随机删除相似的误码率性能.然后以该速率兼容LDPC码为前向纠错码,在物理 层采用自适应编码调制技术(adaptive modulation and coding,AMC),数据链路层采用选择重传自动请求重传协议(automatic rpepeat reQuest,ARQ),研 究了系统在Nakagami-m衰落信道下的吞吐量.计算机仿真结果表明,采用速率兼容LDPC码的AMC-ARQ系统,其吞吐量要优于单独采用AMC或者ARQ. 9.学位论文 赵春雨 LDPC码的基带设计、仿真及密度进化分析 2004 高效纠错码具有高速、高效的纠错能力,是近几年来信息论及编码理论领域的研究热点。高效纠错码技术包括了一系列的现代信息处理技术,如 :迭代译码、因子图以及和积算法等。高效纠错码作为主要的抗干扰技术,广泛用于有线、无线通信系统以及磁盘存储系统中。尤其在现代的无线移动 通信系统中,由于接收设备处于无线移动状态,信道环境非常复杂,各种干扰和衰落对信号产生的影响巨大,还要适应高速数据业务的要求,这就要求 抗干扰技术具有高速高效的处理能力。 低密度奇偶校验码(简称LDPC码)作为高效纠错编码的一种,因为它良好的性能,现在已成为编码领域界继Turbo码后的又一热点。 本文的出发点是讨论LDPC码在实际通信系统中的应用。首先通过对LDPC码的编译码原理的介绍,引入了规则型LDPC码和不规则型LDPC码得概念,再 用密度进化方法及几种近似方法对其优化设计进行了分析研究。并用C语言编写了编译码程序,并模拟信道搭建了仿真系统,主要对LDPC码基于AWGN信道 的性能进行了仿真测试,比较了规则型LDPC码和卷积码,规则型LDPC码与Turbo码,规则型LDPC码与不规则型LDPC码的误比特率(简称BER)性能,为 LDPC码在实际通信系统中的应用提供了宝贵的可参考性数据。 10.学位论文 何善宝 低密度奇偶校验码及其应用研究 2005 纠错编码技术是移动通信、卫星通信、光纤通信和磁盘存储等系统中的关键技术之一,低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码是一 种性能逼近Shannon限的纠错码,也是目前被广泛关注的一种信道编码。 本论文主要研究了LDPC码的构造方法及其应用。本着易于编码的原则,通过对最小圈长的约束,分别提出了几种准循环规则LDPC码和一种非规则 LDPC码的构造方法。最后对LDPC码在无线通信系统中的应用作了研究,发现这些码不但在高斯白噪声信道中具有优良的性能,而且在单天线和多天线的 Rayleigh衰落信道中也有很好的性能。 首先,提出了一种新的由组合数学中的循环差集构造LDPC码的方法,它能产生大量的列重和行重均为恒定值的规则码,并且可以排除圈长为 4 的圈 和减少圈长等于6的圈。这种方法产生的LDPC码称为CDS-LDPC码。利用和积迭代解码算法通过计算机仿真验证了CDS-LDPC码具有良好的特性。 其次,提出了一种新的置换单位阵构造方法,利用多个不等式使得Tanner图的最小圈长(即girth)达到8、10甚至12,这种方法构造的码称为SIM- LDPC码。SIM-LDPC码拓展了基于移位单位阵的LDPC码,具有更加丰富的码率和码长。仿真发现SIM-LDPC码利用迭代解码时性能优良。 再次,提出了一种新颖而简单的LDPC码构造方法,它利用稀疏二进制序列构造规则LDPC码。在构造中,提出了奇偶校验矩阵里非零元素的分布矩阵 的概念。为了确保Tannel图的最小圈长为8,序列的周期自相关函数和周期互相关函数被利用。这种方法产生的LDPC码称为SBS-LDPC码。仿真表明,SBS- LDPC码在和积算法下进行迭代解码性能优异。SBS-LDPC:码、SIM-LDPC码和CDS-LDPC码都是准循环结构的,我们可以得到线性编码复杂度。 最后,本论文对LDPC码的应用进行了研究。首先,在衰落信道中进一步检测SIM-LDPC码的性能,选用的系统是正交频分复用(OFDM)系统,并按照类 似802.11a标准的一些参数进行仿真。其次,还设计了一种实用的非规则LDPC码,并把它应用于多入多出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统,系统参数主要 参照了未来的802.11n标准,经仿真证实该码具有良好的性能。 引证文献(3条) 1.杨万全.袁爱平 LDPC编码自适应加载MIMO-OFDM系统性能分析[期刊论文]-电子科技大学学报 2008(5)
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