4g无线传输系统中ldpc—cofdm系统研究

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1、4G无线传输系统中LDPC—COFDM系统研究　　摘要LDPC-COFDM系统是由LDPC码（LowDensityParityCheckCode）和OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）技术结合而成的一种高效的运输解决方案，主要应用于未来的4G无线通信系统。LDPC-COFDM系统不仅具有单纯OFDM技术高频谱利用率以及强抗干扰能力的独特性能，在引入LDPC编码后还具有很高的纠错性能，具有高速译码的潜力，并适合硬件实现，此技术也是时下4G无线研究的热点之一。文章着重对4G无线通信系统中基于多径信道的LDPC-COFD系统模型进行分析。关键

2、词4G；多径信道；LDPC-COFDM；MIMO中图分类号：TN911文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）21-0061-027在移动通信系统中，一直以来提高系统传输速率和安全性的主要方式都是增大带宽、提高系统频谱利用率和利用强纠错编码。而OFDM技术基于较高的频谱利用率、较强的抗多径干扰功能以及具有灵活的可分配频谱带宽优势，一经推出后立刻在无线通信领域中得到迅速普及和应用，不仅成为3GPPR8（LTE）公认和必选的重要技术，更被未来的4G通信所采纳。但是处在线传播环境，特别是在多径环境中，部分子载波极易遭受深衰落的影响，严重时可造成完全被噪声掩没，从而大幅度降低整个通信

3、系统性能。大量的研究证明，为解决OFDM技术这一标准，可以将COFDM技术与其结合起来，因为一种性能优异的COFDM不仅能够在最大限度上保留OFDM原来的性能优势，还可以有效提高系统的检错纠错能力，解决OFDM技术的瓶颈问题。1基于多径信道的LDPC-COFDM系统模型基础1）SISO多径传播环境。众所周知，无线通信系统中的无线信号，在进行传播是多是通过空间波的方式来实现的，但是在传播中由于会遇到多种阻碍物，传播受到影响后就会造成接收机接收到的信号中成为一种信号合成体，往往涵盖了直射波、反射波、绕射波等信号，具体情况如图1所示。而一旦上述这些信号同相叠加后，就会使得信号强度大幅度增加，反之

4、如果出现反相叠加则这些信号强度就会减弱，从而导致接收到的信号形成不同程度上的失真或者衰落，也就是我们通常所说的“多径衰落”。处在単发单收的多径传播信道时，我们可以用以下式子表达：y（t）=ats（t-Tt），符号意义上，s（t）代表的是发送信号，y（t）为接收机接收到的i型信号，属于多路信号的一种合成信号，l代表的是到达时刻不同的多径数，而at则是到达时延是Tt的路径信号强度。72）多普勒频移。在移动通信的实际场景中，由于发射机和接收机的位置不可能是一直固定的，而是处在不断移动中，因而存在多普勒频移，其表达式为：fd=cosθ=fmcosθ，符号意义上，V代表的是发射机与接收机相对移动速度

5、，而λ则表示信号波长，fm代表的是最大多普勒频移，θ是一个夹角，夹角组成是UE与MS的相对运动方向与入射波。据此，我们可以推导出接收端的信号公式为：y（t）=H（ω，t）ejwt，以及，其中ωt=2Πft所代表的是多普勒频移。根据第二个公式，我们可以看出传输函数不仅受角频率ω的影响，还受到时间t的影响，也就是说这时的信道已经不是原来的“时不变信道”，已经成为受时间变化影响的“时变信道”。据此不难看出，实际所用到的SISO信道下，之所以会产生多径对信号的原因关键是多径时延以及多普勒频展。3）MIMO系统空间。在4G通信系统中，为了保证数据阐述的高速率、大容量以及安全性，通常也会通过OFDM和

6、MIMO结合的形式。引入这两种技术以后，无线信号在空间传播的特性和过去的SISO系统相比，会出现质的改变。另外，随着频带的大幅度增加以及载频频率的提高、收发天线数量的不断增加，都会从一定程度上极大信道特性对传输信号的复杂性影响。图1SISO多径传播环境7多输入多输出（MIMO）的系统空间信道模型如图2所示，我们用M来表示基站eNode端的天线数量，用N来表示移动台UE端的数量，那么图2实际上就是一个MX的MIMO系统。为了便于分析，本文研究时根据空间传播信道下行信道和上行信道之间的关系是对称的，因而仅以下行信道作为本文研究对象。也即是说eNode端只看作是发射端信号，而UE端则是充当了接收

7、端。那么我们就可以用以下式子表示发射信号：，符合意义上，Sm（t）代表的是eNode端天线阵列中由其第m根发送出来的的信号，同时向量的转置则用[·]。而接收到的信号则可以用下列公式来表示，即y（t）=[y1（t），y2（t），…，yN（t）]T，公式中的yN（t）所代表的含义则是UE端天线中的第n根所接收到的信号。当然，和SISO多径类似，我们可以用y（t）=H（t）*s（t）+N（t）这一公式来对MIMO多径信道的输入