喷泉码在移动通信系统中的应用技术研究

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1、喷泉码在移动通信系统中的应用技术研究上官成林2016年1月中图分类号：TN92UDC分类号：654喷泉码在移动通信系统中的应用技术研究作者姓名上官成林学院名称信息与电子学院指导教师王晶副教授答辩委员会主席费泽松教授申请学位工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月6日ResearchonapplicationoffountaincodesinmobilecommunicationsystemsCandidateName:ChenglinShangguanSchoolorDepartmen

2、t:SchoolofInformationandElectronicFacultyMentor:AssociateProfessorJingWangChair,ThesisCommittee:ProfessorZesongFeiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:InformationandCommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,6,2016研究成果声明

3、本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要在移动通信技术飞速发展的同时，移动通信系统针对信道编码可靠性提出的要求日益提高，新型信道编码技术的相关研究也正如火如荼的展开。喷泉码是相对较新的一

4、种信道编码方法。不同于通常固定码率的编码，喷泉码可以无限地产生编码比特，而发送端无需获取信道的具体状态。因此，喷泉码对不同的信道状态有较好的自适应性。本文以VoLTE及eMTC场景为例，重点研究了喷泉码在移动通信系统中的相关应用技术。首先，本文提出了有限反馈的LT编码方案。在单播场景下，接收端在译码提前结束（即找不到度为一的编码符号）时，根据译码情况确定最有用的信源符号，并向发送端发送此信源符号的序号，使译码过程得以继续进行，加快了译码收敛速度，有效减少了恢复全部信源符号时所需的编码符号数。在多播场景下，各个接收端在译码提前

5、结束时分别确定若干个对自身最有用的信源符号，并将对应序号反馈到发送端，发送端挑选出对大多数接收端最有用的信源符号予以发送，在有限反馈LT码方案下，恢复全部信源符号所需编码符号的动态范围缩小了，系统整体性能明显提升。仿真结果表明，不管在单播场景还是广播场景下，有限反馈LT方案都能通过少量的反馈信息减少信息传输中的冗余，并有效消除错误平层。其次，本文提出了基于LT码的物理层RNC方案，以替换现有VoLTE系统话音业务的HARQ方案。在LT码编译码的基础上，本文分别提出了RNC方案、改进HARQ方案、物理层RNC方案，并与HARQ

6、方案性能作对比。从仿真结果看，直接用LT码替换HARQ方案的RNC方案无法取得优于现有HARQ方案的性能，而将LT码的编码思路与HARQ方案结合起来的改进HARQ方案在某些信噪比下能有优于现有HARQ方案的BLER性能，但仍无法满足全信噪比下的性能提升。将LT编码直接应用于物理层而提出的物理层RNC方案则直接用LT编译码对抗物理层的噪声干扰，取得了优于现有HARQ方案的性能。最后，本文提出了基于LT码的喷泉码方案，以替换现有eMTC场景下使用的重复方案。喷泉码方案中，发送端不断编码，每一个时隙恰好编出装载在一个RB上的编码比

7、特，并将其发送至接收端。接收端持续接收编码比特信息并尝试译码，假如译码成功就向发送端反馈ACK信号；假如译码失败就继续等待接收下一个TTI内的编码比特信息。本文针对是否固定单个数据包传输占用TTI数目的两种情形完成仿真，仿真结果均说明喷泉码方案相对重复方案有较大增I北京理工大学硕士学位论文益，且在实际使用上更加灵活。关键词：喷泉码；LT码；反馈；VoLTE；HARQ；eMTCII北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofmobilecommunicationtechnology

8、,thereliabilityrequirementsofchannelcodinginmobilecommunicationsystemsareincreasing,andtherelatedresearchofnewchannelcodingtechnologyisverypopula