下载
加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 LDPC编码的BICM迭代系统中的映射方案研究

LDPC编码的BICM迭代系统中的映射方案研究.doc

LDPC编码的BICM迭代系统中的映射方案研究

你玷污了我的视线_
2017-10-16 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《LDPC编码的BICM迭代系统中的映射方案研究doc》,可适用于综合领域

LDPC编码的BICM迭代系统中的映射方案研究研究与开发*LDPC编码的BICM迭代系统中的映射方案研究,,金毅,赵春明平黄,东南大学移动通信国家重点实验室南京,河海大学电气工程学院南京,分BICM,BICMID,系统的性能与调制星座符号的映射方式有关,本文利用EXIT图的方法,迭代积析了各种星座符号映射方案对LDPC编码的BICMID系统性能的影响。分析表明,已有的卷码编码的BICMID系统的映射方式的优化设计准则不再适用于LDPC编码的BICMID系统,应按照迭代系统的EXIT特性曲线相匹配的原则,将映射的优化和码字的特点联合起来考虑。计算机仿真验证了这个结论。关键词低密度奇偶校验码,迭代比特交织编码调制,映射方案,外附信息转移图一种接收算法,即BICM迭代解调译码方案,通常我们称引言之为迭代的BICM(BICMID)系统。由于BICM的发送端具有类似于级联码的结构,如果我们把信道编码当“作外比特交织编码调制(bitinterleavedcodedodumlation,码”,可以认为调制器扮演“内着码”的角色。这样一来,级BICM)系统通过将纠错编、码比特级的交织器和高阶调联译码中的迭代译码思想就可以运用到BICM系统的接制串行级联起来,能够有效地增进编码调制的时间分集,收机算法中去。也就是说,解调器与译码器将被设计成两效果,改善通信系统的误码性,是无线通信中的关键能个独立的软输入软输出模块,如同Turbo码译码器中的两技术之一。这类系统的性能与发送端的信道、映射方式码个卷积码译码器那样,以迭代反馈的模式来工。作引人注及交织器的设计及接收端的译码算法均有关。意的是,对于卷积码编码的BICMID(CCBICMID)系统,BICM系统在接收端按照接收算法可分为两。一种种Gray映射不再是最优映射方。式因为,Gray映射的BICM是非迭代的解调译码算法,这是一种由Zehavi提出在迭代接收中不会获取多少增,而对于益非Gray映射方的最早的接收算法,分为两个独立的步,骤软解调器从式,由于组成调制符号的各比特彼此统计不独,利用立调接收信道符号产生各比特的对数似然比,再将其送入制信息和译码信息联合进行迭代,可获得较大的迭代增Viterbi译码器进行译码。Carie在参考文献证明,在益,性能甚至超过了Gray映射下的性能。因此,CCBICMID这种算法下,相中的映射方式的优化设计成为一个重要的研究方:向。已有研究表明,星座符号的映射方式CC对比其他映射,采用Gray映射的BICM性能最优。但是,在BICMID系统的性能有很大影响。AWGN信道下,该系统和TCM相比较,性能并不理想,这,LDPC码具有逼近香农限的优异性,是当前信能道是因为随机交织器会造成欧式距离减,使得小BICM系统,编码研究领域的一个热点。将LDPC码作为信道码应用于性能下降。为了解决这个问,题Brink和Li提出了另外国家“”计划基金资助项目,NoAAZ)*,BICM系统,可以获得较好的性能。对于LDPC码编码=I。分别计算解调器和译码器输出的互信,得到它们息的E的非迭代BICM系统,进行其中的调制映射方式研究的文外附信息转移特,性并把它们画在一张图,这就得到上了献比较少,基本上是直接将Gray映射和非规则LDPC码各外附信息转移,EXIT,图。,变量节点的不同编码保护度相结合进行设计。这些改进的Gray映射方案比起Gray映射都仅有dB左右的性能增。益对于LDPC码编码的迭代BICM,LDPCBICMID,系统,目前还没有相关的对映射方式进行研究的文。在本献文中,我们首先介绍已有CC的BICM系统的一些星座ID图串行级联编码调制迭代接收机框架映射方式设计准则,这些设计准则设计时都只是从调制(解调)器一方考虑,而没有考虑编,译,码器的特点。这样的设计思路是否仍然还适用于LDPCBICM系ID统,是CCBICMID的映射设计准则我们要讨论的问题。我们从迭代系统EX的IT图分析由于在CCBICMID系统中,有些非Gray映射的迭代的角度出发,将这些准则应用于LDPCBICM系ID统,以增益很大,甚至可以超过Gray映射,使得在这种系统,中分析其有效性。Gray映射不再是最佳映,射因此我们有必要进行星座映射方式的优化设计。对于CCBICMID系统,众多文献给出了很多星座映射设计准则,其中最主要的是欧式距离设计准EXIT图简介,,,,则和EXIT特性曲线设计准则。欧式距离设计侧年,Brink提出通过分析外附信息输出的变化来重于从调制星座的最小欧式距均、自由欧式距等一些距值分析迭代的收敛性。我们知道,迭代接收机通过在内外译离量度来设计,EXIT特性曲线设计准则侧重于从解调器码器之间交换信息来提高判决的可靠性,这个信息是在译的EXIT曲线的一些特殊点(如无反馈信息和理想反)来馈码过程中得到的新信息,与输入的系统信息和先验信息无设计。相比于距离准,则EXIT特性曲线准则在以下两个方关,一般称之为外附信。息而外附信息是决定迭代译码性面较优,EXIT准则可以针对特定的信噪比来设,EX计IT能的关键因素。Brink提出了用互信息量来描述内外译码准则可以设计在有限的迭代次数下收敛的映射方。还有式器之间外附信息的转移关系,并在此基础上定义E了XIT一些文献是将这两种准则合并起来设计。图。EXIT图为迭代译码方案的设计和迭代译码过程的分,,距离设计准则析提供了有力的工具。Caire首先提出了使最平方欧式距离的调和均小值如图所示,解调器的输入是信道观测Z值和先验信(HMMES)最大的映射设计准则,对一个映射图样为μ,星座图息A,输出外附信息E,而译码器的输入是先信验息A,输出外附信息E。其中变量A,A,E,E,D,D都是对数中有m个符号的BICM系统,其HMMSE即d(μ)定义如下,h似然比值(LLR)。解调器的外附信息转移特性可以表示,为md(μ)=,,hΣΣΣmi^m||xz||i=b=xχbiI=T,I,EN,,,其中χ,表示第i个比特为b,b{,},的符号集合EAbbi同理,定义译码器的外附信息转移特性^^z=z,x,χ,表示第i个比特为b且与符号x距离最近的b,,I=T,I,星座点。理论和仿真证,明d(μ)可以作为决定性参数来选EAhI反映了译码器输入的先验信A息和输出的外附信择BICM系统的映射方。案由于Gray映射的d(μ)比其他Eh息E之间的关系,式(表)明I与信噪比EN无关,从图映射都高,因此根据HMMS准E则,Gray映射是BICM系统Eb我们可以看到译码器的输入只有先验信,没有信道观息测的最佳映射方。式,值。译码器和解调器通过交织器连,因为交织不会改变接Chindapol等人发现,Gray映射在初始迭代时性能最互信息,在迭代译码过程,中解调器的输入I称为译码器E优,但在迭代过程中几乎没有多少增益,因此d不能作为(μ)h的先验输入I,另一方面,译码器输出的互信I息作为先BICMID系统的映射设计准则。为了反映迭代对系统的影响,AE~验信息I进入解调器进行下一次迭代处,即理I=I,I定义了无差错反馈的最小平方欧式距离的调和均d(μ),值AAEAhm案应用于LDPCBICM中ID,用EXIT图分析其性能。~d(μ)=()hΣΣΣm~由EXIT图分析理论可知,如果迭代系统的EXIT图im||xz||i=b=xχb中的解调器,内码译码器,和译码器,外码译码器,的ii~~是中的惟一元素,它与符号只在第z=z(x)χχxibbEXIT特性曲线没有相,交并且在门限信噪比,下这两条曲~^个比特位置上不。同z(x与)z(x)不一定相同,这和映射方式线之间的面积,通常叫做译码通,道越小,那么码率和调制~有关。理论和仿真证明,越大,系统的迭代增d(μ)BICMIDh信道容量之间的差距越小,则系统的性能越能接近信道益越大,同时,d(μ)还不能太小,否则初始迭代性能太,差容量。此时,我们称之为解调器和译码器EXIT的特性曲h可能超过信道码的纠错能,导力致错误传播,降低系统收线是匹配的。我们从这个角度出,发来分析前文的优化映~射方案对LDPCBICM系统性能的影响ID。敛速度。因此,对于,必须同时兼顾和dBICMIDd(μ)(μ)hh~我们对AWGN信道下,Gray及各种映射下的解调器和这两个参数,即保证在一定的前提下,使最大。d(μ)(μ)dhhLDPC译码器的EXIT图进行仿真,其中,LDPC码采用的是Chindapol在此基础上提出了PSK的最佳映射SSP(semiMackay提出的码长为的码字。由图可知,在AWGNsetpartitio)映射n和QAM的最佳映射即MSP(modifiedset下,采用Gray映射时的解调器E的XIT曲线基本是平,的这partitio)映n射。和AWGN下的LDPC译码器的EXIT曲线斜率基本一致,别的研究人员又研究了其他的一些距离准,典型则的而其他的映射方式E的XIT曲线,都是倾斜的。因此,由解有Tan提出的最小平方欧式重,MS量WE,和Gorokhov提调器和译码器的EXIT曲线应匹配的原理可,知在AWGN出的有效自由距离准则,FED,,并给出相应准则下的信道下,Gray映射比其他映射更适LDPC合BIC迭M代系最优映射。统。即Gray映射尽管没有什么迭代增,但和其他映射相益,,解调器的EXIT曲线准则EXIT曲线设计准则是基于解调器EXIT的特性曲线来设计映射方式的。我们知道,不同映射方式的解调器的EXIT特性曲线是不同的。为了获得在迭代系统中的最佳映比,仍然是最优的。这个结论和后文的计算机仿真结果是射,应使得在优化映射下的解调E器XIT的曲线在完美反一致的。馈信息下,I=,的互信息输出I最大。同时,为了保证初始AE迭代的性能,应使得在优化映射下E的XIT曲线在完全没有反馈信息的条件下,I=,的互信息输出I尽量大。由于AE解调器的EXIT曲线和信噪比有,关因此可设计对应不同信道下的优化映射,另外,还可设计在有限的迭代次数下收敛的映射方式。因此,相比于距离准则,EXIT准则更加灵活,适应面更广。Schreckenbach提出利用基于互信息或错误概率的代价函数通过二进制交换算法(binaryswitchingalgorithm,BS寻找最佳映射A),得到了PSK和QAM在AWGN和Rayleigh信道下的优化映,射得到的映射具有很低的错误平层。我们从以上讨论可以看,无论是距离准则还是解调出器的EXIT曲线准则,设计CCBICM系统的ID映射方式时图AWGN下,EN=dB,不同映射方案的QAM,b都只是从调制(解调)器一方考虑,而没有考虑编(译)码器的LDPCBICMID的EXIT图特点。仿真结果和分析本节给出在AWGN信道下,不同映射方式下的LDPCBICM系统ID的BER仿真及其对应E的XIT图。在仿真迭代系统的误码性能时,LDPC码采用的是Mackay提出各种映射方案下LDPCBICMID的的码长为的码字。设定BP译码器的内迭代最大次数为,而译码器和解调器之间的外迭代最大次数。为EXIT图图给出了在AWGN下,PSK调制的LDPCBICMID我们将上面的映射设计准则得到的一些优映射方化迭代接收的BER仿真和EXIT图分析。EXIT分析显示,与Gray映射是LDPC编码的BICMID系统的最优映,射这与在卷积码编码调制系统中的一些优化映射方式相,其比图的结果类似。因此我们可以得出这样的结,SI论SO信中,SSP、MSP映射取自参考文献,,Gray映射所对应的解道下,在LDPCBICM系统ID中,相比于已有的卷积码编码调器的EXIT特性曲线基本是坦平的,而在AWGN下的调制系统中的一些优化映射方式,Gray映射是最优映射。LDPC码字所对应的译码器E的XIT特性曲线也几乎是平的,根据EXIT特性曲线斜率相匹配的原理,可知,在AWGN下,PSK调制的Gray映射是LDPC编码的BICMID系统的最优映。射从图的BER仿真曲线,也可以得出这个结论。图AWGN下,QAM调制的LDPCBICMID的系统EXIT(EN=dB图)b图AWGN下,PSK调制的LDPCBICMID系统的EXIT图图AWGN下,QAM调制的LDPCBICMID系统的误比特性能结束语由EXIT图的分析我们可以看,出由于卷积码编码的BICMID系统下的映射方式的优化设计准则没有考虑信道图AWGN下,PSK调制LDPCBICMID系统的误比特性能码的特性,使得其不再适用于LDPCBICM系统ID,因此,我们在设计LDPCBICM的优ID化映射方案,时应按照迭进一步,我们通过改变调制的阶数来考察映射方式对代系统的EXIT特性曲线相匹配的原则将映射的优化和码系统性能的影。响图和图给出了在AWGN下,QAM字的特点联合起来考虑。也可以这样说,在AWGN信道下,调制的LDPCBICM迭代接收ID的BER仿真和EXIT图分从映射方案的角度来,看与现有的CCBICM系ID统的一析,其中,SSP、MSP和Mixed映射取自参考文献,MSEW些优化的映射方案比较,对于LDPCBICM系ID统,Gray取自参考文献,FED取自参考文献,Ma取自参考映射依然是最优的。文献,。由图和图可知,在AWGN下,QAM调制的BrinkSTen,KramerGAshikhmin,ADesignoflowdensity参考文献paritycheckcodesformodulationanddetectionIEEETransactionsonCommunications,,:():ZehaviEPSKtrelliscodesforarayleighchannelIEEEHouJL,SiegelPH,MilsteinLBDesignofmultiinputmultiTransactionsonCommunications,,()::outputsystemsbasedonlowdensityparitycheckIEEEcodesCaireG,TariccoG,BiglieriEBitinterleavedcodedmodulationTransactionsonCommunications,,:():IEEETransactionsonInformationTheor,y,()::LiY,RyanWEBitreliabilitymappinginLDPCcodedBrinkSTen,SpeidelJ,HongYanranIterativedemappingandmodulationsystemsIEEETransactionsonCommunicationsdecodingformultilevelmodulationIn:ProceedingsofIEEELetters,,()::GlobalTelecommunConference(GLOBECOM),::BanihashemAHReliablitybasedcodedMaddockRD,iBrinkSTenDesigningiterativedecodingschemeswiththemodulationwithlowdensityparitycheckcodesIEEEextrinsicinformationtransfercharAEUtInternationalJournalofTransactionsonCommunications,,()::ElectronicsandCommunications,,()::aryTranNghiH,NguyenHaHSignalmappingsofLiXiaodong,ChindapolA,RitceyJABitinterleavedcodedconstellationsforbitinterleavedcodedmodulationwithiterativemodulationwithiterativedecodingandPSKsignalingIEEEdecodingIEEETransactionsonBroadcasting,,:():TransactionsonCommunications,,()::SchreckenbachF,BauchGEXITchartsforiterativelydecoded,SchreckenbachF,GortzN,HagenauerJBauch,GOptimizedmultilevelmodulationIn,thEuropeanSignalProcessingsymbolmappingsforbitinterleavedcodedmodulationwithConference,()::iterativedecodingIn:ProceedingsofIEEEGLOBECOM',SanMuhammadNS,SpeidelJJointsignaloptimizationofFrancisco,()::constellationandbitlabelingforbitinterleavedcodedChindapolA,RitceyJADesign,analysiands,performancemodulationwithiterativedecodingIEEECommunicationsevaluationforBICMIDwithQAMconstellationsinrayleighLetters,,()::fadingchannelsIEEEJournalonSelectedAreasinCommunGorokhovDijk,MOptimizedlabelingmapsforbitinterleavedications,,()::transmissionwithturbodemodulationIn,IEEEVTSrdTanJ,StuberGLAnalysisanddesignofsymbolmappersforVechicularTechnologyConference,Tokyo,Japan,iterativelydecodedBICMIEEETransactionsCommunicationons,AshikhminA,KramerG,BrinkSTenExtrinsicinformationMartransferfunctions:modelanderasurechannelpropertiesGallagerRGLowdensityparitycheckcodeIRETransactionssIEEETransactionsonInformationTheory,,():onInformationTheory,,():::MacKayDJCGooderrorcorrectingcodesbasedonverysparseMacKayDJCEncyclopediaofsparsegraphcodehttsp:wwwmatricesIEEETransactionsonInformationTheory,():,inferencephycamacukmackaycodesdatahtml,,:ResearchonLabelingStrategyforLDPCCodedBICMIDSystems,HuangPing,JinYi,ZhaohunCming(NationalMobileCommunicationResearchLab,SoutheaUnstiversity,Nanjing,China,ElectricalEngineeringSchool,HohaiUniversity,Nanjing,China)AbstractWeinvestigatetheeffectofthedifferleantbelingmapontheLDPCBICMIDsystemperformancebastehedonextrinsicinformationtransferE(XIT)chartandcomputseimrulationTheresultsshowthatGraymaippstihengbestocmparedwiththeotheorptimizedlabelingstrategiesdesignedespeciallyfortheocnvolutionalcodescodeBIdCMIDsystemsKeywordslowdensityparitycheck(LDPC)code,bitinterleavedcodedmodulationwithiterativedecoding(BICMID),labelingmap,extrinsicinformationtransferchrta(收稿日期,,,)

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/14

LDPC编码的BICM迭代系统中的映射方案研究

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利