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基于IEEE+80211a标准的LDPC编码的OFDM无线....pdf

基于IEEE+80211a标准的LDPC编码的OFDM无线...

woaiwoziji
2011-05-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基于IEEE+80211a标准的LDPC编码的OFDM无线...pdf》,可适用于IT/计算机领域

年月系统工程与电子技术Jan.兰"卷II第"期slystenlsEn西Ifne谢盟}fo生詈篁=尘■..............鲨■I二』生■●■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■●●●■●■●■●■■■一文童编号:X)基于IEEE.la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)摘要:基于IEEE.la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IEEE.la标准符号问距离中图分类号:TPl文献标识码:ALDPCcodedOFDMwirelesscommunicationsystembasedonⅡ£EE.lastandardMAPimiI唱YUANDongfengYANGXiumeiWUDalei(SchoolofInformationScienceandEngineeringShandongUniversityJinanChina)Abstract:BasedOilⅡ’EE.lastandardalowDensityParityCheck(LOeC)codedorthogonalfrequencydivisionmultiplexing(OFDM)wirelesscommunicationsystemisinvestigated.FortheissystemasimphfiedⅡ)PCcodedmodulationdecodinginitializationalgorithmisproposed.msmethoddoesntneedchannelnoisepower.AccordingtothedistancebetweensymbolsontheconstellationtheposteriorprobabilityofthereceivedsymboliSealeulated.ThenthedecodinginitializationLogLikelihoodRatiomessageisgotten.Simulationresultsshowthattheperformanceofthissystemisgoodovermultipathchannelandtheinitializationalgorithmiseffective.Keywords:wirelesscommunicationsystemU)PCcodesdecodinginitializationIEEE.lastandarddistancebetweensymbols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IEEE.la怛J和欧洲E"SI的HiperLAN/均采用了OFDM技术在年通过的IEEE.aJ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IEEE.la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。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(Ⅳdtdc)码Ⅳ是码长或是校验矩阵每列的个数(列重)或变量节点的度以是校验矩阵每行的个数收稿日期:修回日期:。基金项目:国家自然科学基金()国家留学回国基金(教外司留)山东省自然科学基金重点项目资助课题(zc,)作者简介:马丕明(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··系统工程与电子技术年(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【J。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=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|。LDI℃编码的。删系统在IEEE.la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所示。图lLDPC编码的OFDM系统框图(n)L").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(j顽£)‘=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(jtkn/N)()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Zh(n)=∑”(nq)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k一~h之间均匀分布并且能量归一化∑Ih。=。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(nZ"i)w(n)()式中:W(n)功率谱Ⅳ/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)而蚤"JY(n)exp(一伽概/N)=X(k)H(k)W(k)()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日(七)=∑hiexp(一jtki/N)叭D赤蚤州也xp(一jrtkn/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。.衄.la标准的有关参数在IEEE.la标准中采用不同的调制方式和不同的编码码率在总带宽MHz内可以传送~Mbits/s的数据j频带利用率为.~.bits/s/Hz。其中OFDM的有关参数如表l所示数据速率调制方式、码率等参数如表所示。表OFDM的参数参数取值OFDM符号间隔E=/zs册盯/FFr间隔Trrr.us循环前缀时间Tc=.tts=Tm/肼T/FFr点数N=子载波频率间隔O.M№系统总带宽.×=MHz有效数据子载波数Nso=万方数据第卷第期基于IEEE.la标准的LDPC编码的OFDM无线通信系统..表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)BPsK.M=/O.BPSK.M=/l.QPSKM=l/.QPSKM=/.QAMM=/.QAMM=,/.QAMM=/.QAMM=,/..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“=&mjs(≤m<M)表示第m个符号的坐标每个符号正交调制到一个OFDM子载波上传输。如果第k个子载波上传输的符号为x(k)=s。jS经OFDM后假设信道估计是理想的则相应的接收符号为Y(k):爱(k)·H(k)W(k)()接收的传输符号丘(k)为是(☆)=。孟=Y(k)/H(k)()要计算符号童(k)中每一位的似然比参考首先确定在接收符号皇(k)条件下发送符号X(k)为s“的后验概率。在非OFDM系统中此概率可直接根据加入的信道噪声的分布来确定但在OFDM系统中时域加人的复高斯噪声经FFr后概率分布已经改变使得接收端信息比特的概率信息不易准确得出。本文根据接收符号与星座图中的符号间的距离来计算比后验概率符号间距离越小相似性越大。假设调制符号等概分布由Bayes公式得Pm=Pr{X(k)=∥I戈(k)}=。C·Pr{岩(k)lX(%)=一j!一一jE:~一(l童(k)一s”II)一(。一sm)(一s≯)()由式()可以求出发送符号X(k)中的第i个比特的似然比为删=鬻崭涮一mEU。匕/氍%㈤式中:U阮=的符号集合%卜的符号集合。仿真和分析码长、变量节点的度为的规则LDPC码可以在性能和复杂度之间取得好的折衷I因此本文构造了种码率分别为///的规则码用于系统仿真。信道是归一化功率分别为.、.、.延时分别为/。ts、./.ts、./zs的三径衰落信道。系统中LDPC译码的最大迭代次数设为。采用上面所描述的初始化算法我们研究了不同数据速率Rb情况下LDPC编码的OFDM系统的性能图是错误概率BER与输入信噪比SNR的关系曲线(实线所示)。由曲线可以看出LDPC编码的OFDM系统都可以获得好的性能。一般情况下随着数据速率或频带利用率的增加功率的损耗也增大。如Mbits/s的速率、.bits/s/Hz的频带利用率情况下SNR约为dB时可达到接近。的错误率。而Mbits/s的速率、.bits/s/Hz的频带利用率时直到SNR超过dB时BER才可达到。但同时我们发现码率同为/时、QPSK比BPSK有性能损失而调制同为BPSK时码率/比码率l/有性能损失但此时码率变化的损失远大于调制方式变化的损失。因此码率/、QPSK时的BER性能比码率/、BPSK时的性能好也就是速率Mbits/s的方案优于速率Mbits/s的方案例如在BER为。时速率Mbits/s的方案比速率Mbits/s的方案具有约dB的性能增益。舻∥纂卜薰SNR/dBRb=Mbits/sRly=gMbitrds~Rb=Mbits/sRb=Mbits/sSNR/dBRbMbits/s·Rb=Mbits/s一·一Rb=Mbils/sRb=MMbits/s:最大迭代次数⋯:最大迭代次数(a)(b)图不同数据速率下的BER曲线为进一步考查提出的LDPC码的译码初始化算法我们给出了不同数据速率下LDPC码的平均译码迭代次数和译码成功概率与SNR的关系如图和图所示。从图中可以看出简化的初始化算法是有效的。对各种数据速率方案在相对SNR较低时虽然平均译码迭代次数达到最大数值但译码的成功率依然很低。随着SNR的增加在一定的SNR取值范围内所需的平均译码迭代次数逐渐下降成功率迅速增加。如对Mbits/s方案SNR=dB时平均译码迭代次数成功率约.在SNR=dB时平均译码迭代次数已经降低到次译码成功率超过%此时的BER约为’。考查其它数据速率的方案也得到类似的结论因此我们将最大的迭代次数设定为仿真的BER结果如图的万方数据··系统工程与电子技术年虚线所示此时的结果与最大迭代次数为时相比性能略有损失但译码速度可以大大提高。蒿覆姿垂鬟荔:篷:鐾:一一Rb=Mbits/sRb。Mbi酬s一一Rb=Mbits/s一一Rlr=Mbits/sSNR/dBRb=Mbils/sRb=Mbits/sRtFMbits/sRb=Mbits/s(a)(b)图不同数据速率下LDPC码译码成功概率与SNR的关系曲线(最大迭代次数)结束语我们将LDPC码应用于.la无线通信系统环境中研究了LDPC编码的OFDM系统表明:()在各种数据速率下LDPC编码的OFDM系统具有较好的性能抗噪声能力较强()文中提出的简化的LDPC码译码初始化概率算法是一种有效的方法可以完全反映信道接收数据的信息且不需估计信道噪声译码速度快最大迭代次数为时即可获得满意的性能。()码长、变量节点的度为的规则LDPC码在OFDM系统中具有好的性能可以在性能与复杂度之间取得好的平衡本文的研究结果对LDPC码在OFDM系统中的应用具有一定的指导意义。参考文献:lJKimYunHeeSongIiehho.PeffommnveanalysisofacodedOFDMsystemintimevaryingmlllfioathmyleighfadingchanne】sJ.IEEETram.onVehicularTechnology():.JIEEEStd.la一SupplementtoIEEEStandardforInformationtechnologyTeleconanunicafionsandinformationexchangebetweensysternsLocalandmelropitanareanetworksSpecificrequirementsPart:WirelessLⅢMediumAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)specificationsHighspeedPhysicalLayerintheGHzBand.JIEEEStd.aTMIEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks.Part:AirInterfaceforFixedBroadbandWirele∞Ac.cessSystemsAmendment:MediumAccessControlModificationsandAdditionalPhysicalLayerSpecificationsforGHz.Publishedby"heInstituteofElectricalandElectronicsEnsineerslnc.AprilNewYorkNYUSA.jMacKayDJ.GooderrorcorrectingcodesbasedonverysparsematriceslJj.IEEETrans.onInfo.Theory():.VladislavSomkmeFrankR.Kschischangsubbarayanpasupalhy.gallagercodesforCDMAapplicationspartI:Generalizations.construefionsandperformanceboundslJJ.IEEETrans.OnCommunications():.jVladislavSorokineFrankR.Kschischangsubbarayanpasupathygal·lagercodesforCDMAapplicationsPartlI:implementationscomplexityandsystemcapacityJJ.IEEETrans.onConuramications():~.(上接第页)MoxaC串行通讯组合导航汁算机数据记录仪以太网卡显示告警图组合导航系统结构组成结论()本文采用基于Pcomm函数技术设计了一种新的高效的串行通讯类(PserialPort)。()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。()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。()测试表明上述方法实现了INS系统串口的双向通讯功能当多个外部数据更新率为Hz时数据通讯仍旧稳定正确。参考文献:(hltellio(TWPCIUser’sManualz.台湾MoxaTechndogiesCo.Ltd...jJimBeveridgeRbertWiener.WmmlhithreadingapplicationinWinM.侯捷译.武汉:华中科技大学出版社..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..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():.夏临闽黄飞胡仁杰.工业控制计算机J.():.侯捷.深入浅出MFCM.武汉:华中科技大学出版社..一一一一|垂一一一一一㈣一一万方数据基于IEEEa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,刊名:系统工程与电子技术英文刊名:SYSTEMSENGINEERINGANDELECTRONICS年卷(期):()被引用次数:次参考文献(条)KimYunHeeSongIichhoPerformanveanalysisofacodedOFDMsystemintimevaryingmultipathrayleighfadingchannels()IEEEStda,SupplementtoIEEEStandardforInformationtechnologyTelecommunicationsandinformationexchangebetweensystemsLocalandmetropolitanareanetworksSpecificrequirementsPart:WirelessLANMediumAccessControl(MAC)andPhyIEEEStdaTM,IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks,Part:AirInterfaceforFixedBroadbandWirelessAccessSystemsAmendment:MediumAccessControlModificationsandAdditionalPhysicalLayerSpecificationsforGHMackayDJGooderrorcorrectingcodesbasedonverysparsematrices()VladislavSorokineFrankRKschischang,subbarayanpasupathygallagercodesforCDMAapplicationspartⅠ:Generalizations,constructions,andperformancebounds()VladislavSorokineFrankRKschischang,subbarayanpasupathy,gallagercodesforCDMAapplicationsPartⅡ:implementations,complexity,andsystemcapacity()相似文献(条)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多输入多输出(MIMOMultipleInputMultipleOutput)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(UnitarySpaceTimeModulation。USTM)方案和基于LDPC码的差分酉空时调制(DifferentialUSTMDUSTM)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LDPCCUSTM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:、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>)的LDPC码的和积译码算法。并给出了基于GF(<'p>)(p≥)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。、提出将高效的LDPC码与酉空时调制(USTMUnitarySpaceTimeModulation)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()的LDPC码与USTM的级联方案扩展到基于GF(g)(g>)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dB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dB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dB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。、提出基于LDPC码编码的差分酉空时调制(DUSTMDifferentialUSTM)的MIMO系统。提出的系统中主要考虑了GF(g)(g>)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LDPCCDUSTM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LDPCCDUSTM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。、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。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(BGG)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:()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。()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。()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。()面向BGG系统提出了一种多码率BlockLDPC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SMICμmCMOS工艺设计了一个多码率BlockLDPC码译码器。()基于HJTCμmCMOS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MBOFDMUWB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会议论文楚龙佩唐金泉基于非规则LDPC码与空时分组码的协作通信基于协作通信系统,本文提出一种非规则的LDPC(Irregularlowdensityparitycheck)码和空时分组(Spacetimeblock)码相结合(ILDPCSTBC)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,ILDPCSTBC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学位论文董波LDPC编码的分布式空时合作通信系统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(LDPCSTBC)进行了分析。鉴于LDPCSTBC在传统多天线系统中所体现的优越性我们将LDPCSTBC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(LDPCDSTC)。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LDPCDSTC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。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:.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。.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IEEEa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。.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UWBIR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UWBIR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UWBIR系统进行了比较分析。仿真结果表明这种方法与传统的UWBIR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UWBIR系统并且系统性能随着LDPC码的码率和脉冲重复次数改变。.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。学位论文朱嘉LDPC码的实现及其应用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DVBS、中国数字电视地面广播标准CDTVT等在内的标准已经将LDPC码作为信道编码的解决方案而IEEEn、IEEEe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FuTURE计划BeyondG(BG)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XilinxXCVPFPGA上实现了Mbps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IRHARQ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。学位论文叶芳LDPC码的研究及其在a协议中的应用早在年,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(LowDensityParityCheck)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IEEEaOFDM环境中,对其在AWGN(加性白高斯噪声)和SUI、SUI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的无线通信系统期刊论文张玉玲袁东风李长春ZHANGYulingYUANDongfengLIChangchun采用速率兼容LDPC码的AMCARQ系统性能分析系统工程与电子技术,()本文首次提出基于速率兼容低密度校验码(lowdensityparitycheck,LDPC)的物理层与数据链路层跨层联合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(adaptivemodulationandcoding,AMC),数据链路层采用选择重传自动请求重传协议(automaticrpepeatreQuest,ARQ),研究了系统在Nakagamim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AMCARQ系统,其吞吐量要优于单独采用AMC或者ARQ学位论文赵春雨LDPC码的基带设计、仿真及密度进化分析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。学位论文何善宝低密度奇偶校验码及其应用研究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(LowDensityParityCheckLDPC)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的圈和减少圈长等于的圈。这种方法产生的LDPC码称为CDSLDPC码。利用和积迭代解码算法通过计算机仿真验证了CDSLDPC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、甚至这种方法构造的码称为SIMLDPC码。SIMLDPC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SIMLDPC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SBSLDPC码。仿真表明SBSLDPC码在和积算法下进行迭代解码性能优异。SBSLDPC:码、SIMLDPC码和CDSLDPC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SIMLDPC码的性能选用的系统是正交频分复用(OFDM)系统并按照类似a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(MIMOOFDM)系统系统参数主要参照了未来的n标准经仿真证实该码具有良好的性能。引证文献(条)杨万全袁爱平LDPC编码自适应加载MIMOOFDM系统性能分析期刊论文电子科技大学学报()

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