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(wú)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(dòng)終端可以按照一定的方式來(lái)共享彼此的天線從而產(chǎn)生一個(gè)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(cè)轉(zhuǎn)發(fā)、編碼協(xié)作。其中，編碼協(xié)作模式的突出特點(diǎn)是通過(guò)信道編碼設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)作，降低了協(xié)作中錯(cuò)誤擴(kuò)散的可能性，提高了接

2、收端的糾錯(cuò)能力，具有比前兩者更為優(yōu)異的性能。可見(jiàn)，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(jì)出有效的協(xié)作通信方案有很高的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)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(shí)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(gè)

4、譯碼器分別計(jì)算并輸出對(duì)各自輸入序列的估計(jì)；再進(jìn)行聯(lián)合譯碼，將這兩組軟信息合并，即得到對(duì)信息序列的最終估計(jì)。利用正規(guī)LDPC碼的編碼增益和協(xié)作通信帶來(lái)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(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)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(yàn)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(gè)LDPC譯碼器并行級(jí)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(jí)聯(lián)和反饋機(jī)制，在譯碼的每一次迭代中都完成了兩個(gè)子譯碼器的信息傳遞，用更少的迭代次數(shù)實(shí)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