多進(jìn)制LDPC碼及其與MIMO級(jí)聯(lián)技術(shù)研究.pdf

1、寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展面臨頻譜資源有限、傳輸環(huán)境復(fù)雜等挑戰(zhàn)，而MIMO和高性能信道編碼等物理層關(guān)鍵技術(shù)可以有效應(yīng)對(duì)寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的傳輸速率與傳輸質(zhì)量需求，因此該方面的研究工作十分必要和迫切。MIMO技術(shù)在不增加發(fā)射功率和信道帶寬的前提下，可以顯著提高無(wú)線通信系統(tǒng)的傳輸增益和傳輸速率，具有廣泛的應(yīng)用前景;而多進(jìn)制LDPC碼的抗隨機(jī)錯(cuò)誤能力和抗突發(fā)錯(cuò)誤能力均優(yōu)于二進(jìn)制LDPC碼，為當(dāng)前信道編碼領(lǐng)域性能最優(yōu)的一種編碼方案，具有非常高的理論研

2、究意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以MIMO技術(shù)和多進(jìn)制LDPC碼為對(duì)象，研究了多進(jìn)制LDPC碼的構(gòu)造算法，基于多進(jìn)制LDPC碼譯碼反饋的MIMO迭代檢測(cè)技術(shù)以及MIMO與多進(jìn)制LDPC碼的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
　　首先，介紹了MIMO技術(shù)和多進(jìn)制LDPC碼的基本原理。針對(duì)MIMO技術(shù)，介紹了其信道模型，分析了其信道容量，并詳細(xì)闡述了MIMO的分集技術(shù)與復(fù)用技術(shù)。針對(duì)多進(jìn)制LDPC碼，介紹了其基本概念、矩陣描述與圖模型描述，給出

3、了具有快速編碼特性的校驗(yàn)矩陣結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的快速編碼算法，并介紹了三種基本的譯碼算法。
　　其次，研究了準(zhǔn)循環(huán)(QC)多進(jìn)制LDPC碼的構(gòu)造流程，重點(diǎn)研究了多進(jìn)制LDPC碼的最優(yōu)度分布選取、QC多進(jìn)制LDPC碼的母矩陣擴(kuò)展以及擴(kuò)展后的二進(jìn)制矩陣中多進(jìn)制元素的替換。為了獲得多進(jìn)制LDPC碼的最優(yōu)度分布，本文提出了基于統(tǒng)計(jì)的多進(jìn)制LDPC碼的密度進(jìn)化算法，用于指導(dǎo)SeIRAQC多進(jìn)制LDPC碼的構(gòu)造。在QC多進(jìn)制LDPC碼的母矩陣擴(kuò)展時(shí)，

4、綜合考慮了環(huán)長(zhǎng)與環(huán)的連通性對(duì)于譯碼性能的影響。為了進(jìn)一步降低誤碼平層，研究了多進(jìn)制元素的替換，在前人研究基礎(chǔ)上推導(dǎo)得到新的替換準(zhǔn)則，從而與環(huán)的形成條件相統(tǒng)一。從構(gòu)造結(jié)果可以看出，本文提出的QC多進(jìn)制LDPC構(gòu)造方法具有良好的效果。
　　接著，研究了基于多進(jìn)制LDPC碼譯碼反饋的MIMO軟判決迭代檢測(cè)技術(shù)，重點(diǎn)研究了兩種低復(fù)雜度的軟判決迭代檢測(cè)算法，分別為MMSE和JGA軟判決迭代檢測(cè)算法。為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能，本文研究了基于LL

5、R排序的連續(xù)干擾消除(SIC)機(jī)制和迭代干擾消除(IIC)機(jī)制，并將IIC機(jī)制應(yīng)用到MMSE和JGA軟判決迭代檢測(cè)算法中，提出了基于IIC機(jī)制的MMSE和JGA軟判決迭代檢測(cè)算法。針對(duì)檢測(cè)算法中矩陣求逆運(yùn)算復(fù)雜度過(guò)高的情況，本文研究并提出了IIC-MMSE和IIC-JGA軟判決迭代檢測(cè)算法的簡(jiǎn)化算法，系統(tǒng)性能具有一定損失，但是檢測(cè)器矩陣求逆運(yùn)算復(fù)雜度大大降低。本文還將IIC-MMSE和IIC-JGA軟判決迭代檢測(cè)算法推廣至MIMO多徑信

6、道，將碼間干擾消除引入到檢測(cè)器的干擾消除中。多徑信道下的IIC-MMSE和IIC-JGA軟判決迭代檢測(cè)算法具有更高的檢測(cè)復(fù)雜度，因此本文研究并提出了這兩種算法的簡(jiǎn)化算法，在損失一定系統(tǒng)性能的前提下，檢測(cè)器中矩陣求逆運(yùn)算部分的計(jì)算復(fù)雜龐大大降低。通過(guò)選取合適的簡(jiǎn)化參數(shù)，可以得到性能與復(fù)雜度折衷的檢測(cè)算法簡(jiǎn)化方案，用于MIMO迭代檢測(cè)系統(tǒng)中。
　　最后，研究了MIMO與多進(jìn)制LDPC碼的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)研究了基于多進(jìn)制LDPC碼