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时间:2018-10-14
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1、河北大学2008届本科生毕业英文文献翻译准循环LDPC码编码的OFDM系统的编码设计和它的混合迭代译码刘斌彬,白栋,葛启宏,梅顺良中国北京清华大学电子工程系,100084中国北京北京大学电子学系,100871摘要在多径环境中,因副载波大幅度的衰减,OFDM的误码率性能严重地衰退了,因而OFDM中必须使用强力的纠错码。本文提出了一种用准循环低密度奇偶校验码(LDPC码)编码的正交频分复用(OFDM)系统,在该系统中,每个码字的冗余位都映射到一个高阶调制系。使用密度演化的方法计算其最优化度分布,而后通过循环置换矩阵建立相应的准循环LDPC码。码组混
2、合信息传递调度在迭代译码中使用。仿真结果显示,在加性高斯白噪声环境和瑞利衰减信道环境下,该系统拥有更好的误码率性能和更快的译码收敛性。关键词:类循环低密度奇偶校验码(LDPC码);编码设计;迭代译码;度分布;密度演化引言未来的无线系统设计目标之一是在恶劣环境中提供可靠而高速率的数据传输。,使用正交频分复用(OFDM)技术被认为是一种有发展前景的多径信道传输的解决方案。OFDM技术将频率选择性信道划分为一个窄带高斯正交子信道集。通过加入一个比信道传播延迟更长的循环前缀(CP)来消除码间干扰(ISI)。但是,在多路环境中,一些子信道会发生大幅度的衰
3、减,导致整体的误码率取决于最弱子信道的信噪比。因此,必须在OFDM中使用强力的纠错编码。LDPC码最早由加拉格尔在1962年开发并由麦凯和尼尔在1996年重新发现。13河北大学2008届本科生毕业英文文献翻译LDPC码拥有很多优点,包括接近香农极限性能,并行解码,低错误等级和比turbo码更简易的解码方法。近年来,准循环LDPC码因为可以通过使用简单的移位寄存器实现编码而受到了更高的关注。所有这些使得我们认为准循环LDPC码适合作为OFDM系统的纠错码。1.LDPC码编码的OFDM系统图1中给出了一个LDPC码编码的OFDN系统的发送和接受结构
4、。在发送端,信息码流首先被LDPC码编码,而后映射到一个调制系并分割加入不同的子载波中以生成频域符号。因为LDPC码拥有纠正突发错误的能力,故不需要使用交织器。之后将这些符号使用快速傅立叶逆变换算法(IFFT)转换到时域中。将循环前缀(CP)添加到时域复基带信号之前以防止码间干扰。在接收端,首先移除循环前缀(CP)。在对信号进行串并转换之后,使用快速傅立叶变换算法(FFT)将信号由时域转换到频域。由均衡器估计信道增益,然后,根据估计出的信道增益和调制模式计算出在LDPC码解码时使用的每个码字的对数似然比(LLR)初始值。调制器S/PIFFTP/
5、S加入循环前缀LDPC码编码器发送端同步器移除循环前缀S/PIFFTP/SLDPC码译码器均衡器接收端图1.LDPC码编码的OFDM系统一般的,k组信息位的LDPC编码速率为R=K/N。其中编码的N位映射到大小为M的调制系,此处的M为中的M。多层调制模式的使用(比如16QAM模式,64QAM模式和QPSK模式)可以提高频谱利用率。在每个OFDM符号中,13河北大学2008届本科生毕业英文文献翻译所传输的由计算出的是OFDM子信道的数量。在这个系统中,信息位被编码为系统性的准循环低LDPC码,然后,码字的冗余字节被映射到一个比M阶更高的M’阶的高
6、阶调制系。因此,更多的冗余位以更低速率的准循环LDPC码传送到每一个OFDM特征中,其速率为,,从而提供了更优质的抗噪声性能。2.混合迭代译码2.1置信传播译码算法LDPC码可以用变量节点和校验节点组成的二分图来表示。每一个代码位是一个变量节点,而每一个校验方程表示一个校验节点。如果在校验矩阵的第i列第j行上有一个“1”,则将边界设在变量节点i和校验节点j之间。一个LDPC码集合是由度分布对(λ,ρ)或是其相应的生成函数所确定的。其生成函数为,其中的和是度为时边界到变量节点和到校验节点的分数,和是变量节点和校验节点的度的最大值。度分布对满足约束
7、方程,其中R是编码速率。LDPC码可以使用信息传递算法来译码,其中最有力的算法是置信传播算法(BP)。在这种算法中,信息在变量节点个校验节点之间反复交换。令为信息从变量节点n到校验节点m的第i次迭代中的信息,令为信息从校验节点m到变量节点n的第i次迭代中的信息,令为变量节点n在第i次迭代后的后验信息,令为变量节点n从信道输出导出的初始信息。那么,信息在校验节点处的更新可以表达为,13河北大学2008届本科生毕业英文文献翻译其中,表示除变量节点n以外其他变量节点连接到校验节点m。由此,在变量节点的信息更新可以表示为,其中表示除校验节点m以外其他校
8、验节点连接到变量节点n的,表示校验节点连接到变量节点n。迭代过程会一直进行直到满足所有的校验方程或达到了最大迭代数。然后,根据最后一次迭代的变量节点的
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