ldpc码视野之协作通信在ofdm体系应用研究

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1、LDPC码视野之协作通信在OFDM体系应用研究第一章绪论1.1课题研究的背景及意义进入21世纪，无线通信领域发展迅速。第一代（1G)无线通信系统采用模拟技术；第二代（2G)无线通信系统釆用数字技术；2.5G系统在2G基础上提供增强业务，如技术是继CDMA后的一项无线通信核心技术。3G技术主要采用CDMA为核心技术，而3G之后的技术，正交频分复用技术（OroM)技术成为主要技术。它通过串并转换，将高速串行数据调制到N个正交子载波中并行传输，从而将频率选择性衰落信道转变为并行的平坦衰落子信道，消除多径通过所产生的干扰，降低高速数据传输时接收端

2、均衡器的复杂度，极大地提高系统抗多径能力，同时，由于其各子载波正交，子通道频谱相互重迭，频带利用率是常规频分复用系统的两倍，具有较高的频带利用率[3]。基于OFDM技术的多址方式有很多种，其中包括正交频分多址（OroMA)，OFDM-TDMA以及OFDM-FDMA等。1.2LDPC码发展现状低密度奇偶校验码（LDPC码）于1962年由Gallager提出的，故也称为Gallager码，Gallager证明LDPC码的最小汉明距离随码长的增加而线性增加，是满足G-V限的渐进好码，但限于当时的计算能力，LDPC码并不认为是一种实用码，在很长的

3、一段时间内没有受到人们的重视。数十年以后，MacKay和Neal重新发现了它，并证明它在基于置信传播算法中迭代译码的条件下具有逼近Shannon极限的性能。Tanner在一篇奠基式文章中正式提出用模型图来描述码字的概念，将LDPC码的校验矩阵对应到双向二分图上，故又称为Tanner图MacKay和Neal利用随机构造的Tanner图研究了LDPC码的性能，结果表明采用和积译码算法的正则LDPC码具有和Turbo相似的性能，长码的性能甚至超越了Turbo码。Davey和MacKay从减少Tanner图上的小环路的概念出发，提出基于GF(q)

4、，q>2的LDPC码，进一步提高LDPC码的译码性能Spielma和Sipser提出基于二分扩展图的扩展码lDPC码的另一个重要的研究成果是Richardson等人应用密度进化理论来估计LDPC码的性能。LDPC码良好的应用前景，将广泛应用于各种各样的通信环境中，例如卫S通信、光纤通信等。第二章低密度奇偶校验码1948年，香农（Shannon)发表了《通信的数学理论》，指出只要随机编码的码长足够大，就可以进行无限逼近信道容量C的通信并使错误概率任意小。在理论上，香农已经证明了编码极限的存在，但是未构造出一种能够接近极限的编译码。之后

5、，人们对逼近这种极限的编译码进行了大量的研究，先后出现了许多编码方法，但这些编码方法的性能距离香农限还是很远。直到1993年，Turbo码的提出，其性能非常接近否农限。1995年，低密度奇偶校验码（LDPC码）被MacKay和Neal重新发现，他们发现可以通过对LDPC编码而使性能接近香农限，在一些方面，性能优于Turbo码。一个码长为n、信息位元个数为yt的线性分祖码可以由一个生成矩阵G来定义，信息序列通过G映射成发送序列，即v=5?G。线性分组码也可以由一个校验矩阵//来等效描述。所有码字均满足//vT=0。校验矩阵的每一行表示--个

6、校验约束C,，其中所有非零元素对应的码元变量Vy构成一个校验集，用一个校验方程表示；校验矩阵的每一列表示一个码元变量参与了该行的校验约束，当列元素不为零时，表示该码元变量参与了该行的校验约束。第三章多天线多中继协作通信HARQ............233.1引言.........233.2中继协作通信.........233.3中继选择方法.........283.4HARQ技术.........293.5多天线多中继协作HARQ模型.........303.6中继选择方案.........343.7仿真分析.........343.8

7、多中继协作HARQ流程.........363.9性能分析.........373.10仿真结果.........383.11小结.........39第四章OFDM基本原理.........404.1OFDM基本原理.........404.2子载波调制.........414.3离散傅里叶变换(DFT).........424.4ODFM的保护间隔和循环.........444.5OFDM系统中的关键技术.........464.6OFDM系统中的编码技术.........474.7小结.........47第五章基于LDPC码的协作

8、通信.........485.1系统仿真模型.........485.2系统仿真参数.........495.3仿真结果及分析.........505.4小结.........51结论本文首先