多進制LDPC碼與大規(guī)模MIMO級聯(lián)相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，用戶對信息傳輸速率和傳輸質(zhì)量的需求日益提高，緊缺的頻譜資源與復(fù)雜的傳輸環(huán)境逐漸成為發(fā)展的主要限制。在這種情況下，大規(guī)模MIMO和高性能的信道編碼技術(shù)開始引起人們的廣泛關(guān)注。大規(guī)模MIMO技術(shù)相比傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)，通過增加天線數(shù)目，能夠在不增加帶寬和發(fā)送功率的前提下進一步提升系統(tǒng)容量;而多進制低密度校驗碼(LDPC)由于其優(yōu)越的抗隨機錯和突發(fā)錯能力，可以有效提高系統(tǒng)可靠性。因此，大規(guī)模MIMO技術(shù)和多進制LDPC碼的

2、聯(lián)合迭代系統(tǒng)，可以兼顧系統(tǒng)的傳輸速率和可靠性，具有重要研究價值。
　　本文以多進制LDPC碼和大規(guī)模MIMO檢測技術(shù)為研究對象，研究了低碼率多進制LDPC碼基于多進制變換的構(gòu)造算法，以及多進制LDPC碼與大規(guī)模MIMO檢測聯(lián)合迭代系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法。
　　首先，論文介紹了MIMO檢測技術(shù)與多進制LDPC碼的基本原理。針對MIMO檢測技術(shù)，介紹了其系統(tǒng)模型以及線性、非線性兩類檢測算法，作為大規(guī)模MIMO檢測算法的理論基礎(chǔ);針對

3、多進制LDPC碼，介紹了其基本概念和描述方式，給出了具有快速編碼結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)循環(huán)碼的編碼與構(gòu)造算法，并介紹了幾種常見的譯碼算法;此外，論文還介紹了最小均方誤差(MMSE)檢測與多進制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng)，作為與后續(xù)章節(jié)中算法復(fù)雜度與性能比較的標(biāo)準(zhǔn)。
　　其次，論文研究了多進制變換算法及其應(yīng)用。重點研究了多進制變換算法在低碼率多進制LDPC碼構(gòu)造中的應(yīng)用，提出了伽羅華域和所有符號的全排列組合中多進制變換系數(shù)的選取準(zhǔn)則，通過選取最優(yōu)系

4、數(shù)來構(gòu)造具有最優(yōu)性能碼字，并與傳統(tǒng)算法進行比較驗證了該算法的有效性。論文還將多進制變換算法應(yīng)用于混合自動重傳請求(HARQ)系統(tǒng)和MIMO發(fā)送分集系統(tǒng)中，在不增加復(fù)雜度的前提下，獲得了優(yōu)于傳統(tǒng)算法的性能。
　　接著，論文研究了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中似然上升搜索(LAS)檢測與多進制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng)。在介紹LAS檢測算法、符號域M-LAS檢測算法的基礎(chǔ)上，論文針對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的上行鏈路，提出了高階調(diào)制時M-LAS檢測與多

5、進制LDPC碼的聯(lián)合迭代算法。在聯(lián)合系統(tǒng)中，將譯碼器輸出的硬判決結(jié)果反饋回檢測器作為初始向量，并將譯碼校驗結(jié)果和外信息反饋回檢測器，用于決定其搜索集合，可以在縮小搜索范圍的同時提升系統(tǒng)性能。仿真中，通過與相應(yīng)的MMSE系統(tǒng)從性能和復(fù)雜度的角度進行比較，驗證了LAS檢測在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的適用性。
　　最后，論文研究了置信度傳播(BP)檢測算法與多進制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng)。在二進制BP檢測算法及其高斯近似簡化的基礎(chǔ)上，論文提

6、出了基于符號域的高斯近似BP檢測算法，并將其分別應(yīng)用于多用戶和單用戶MIMO系統(tǒng)。在多用戶MIMO系統(tǒng)中，研究了符號域高斯近似BP檢測算法與多進制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng)，提出了根據(jù)譯碼校驗結(jié)果改進反饋外信息的方法。在單用戶MIMO系統(tǒng)中，提出了符號域高斯近似BP檢測算法與多進制LDPC碼的因子圖聯(lián)合迭代算法，將檢測器和譯碼器因子圖中的變量節(jié)點進行了合并，通過檢測節(jié)點和校驗節(jié)點的同時更新加快了系統(tǒng)收斂速度，取得了優(yōu)于獨立檢測譯碼系統(tǒng)與傳