無(wú)線通信系統(tǒng)中無(wú)速率碼的編譯碼技術(shù)與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，高效而又可靠地?cái)?shù)據(jù)傳輸技術(shù)受到了越來(lái)越多的重視和關(guān)注。面對(duì)當(dāng)前越來(lái)越復(fù)雜的通信環(huán)境，很多情況下發(fā)射機(jī)難以預(yù)先獲知準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息。如何在不知道準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息的情況下，自適應(yīng)的選擇合適的碼率對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行保護(hù)?無(wú)速率碼為我們提供了一種解決問(wèn)題的新思路。無(wú)速率碼具有碼率自適應(yīng)信道狀態(tài)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，且在傳輸過(guò)程中發(fā)送端不需要接收端的反饋，是一種高效、可靠的差錯(cuò)控制技術(shù)，為研究與設(shè)計(jì)具有自適應(yīng)特性的、高效、可靠的

2、多用戶(hù)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)提供了一種新的方向。本文主要從無(wú)速率碼的編譯碼技術(shù)及其在無(wú)線通信中的應(yīng)用等方面展開(kāi)深入研究，概括如下：
　　 研究了適用于噪聲信道的無(wú)速率碼的編碼結(jié)構(gòu)及譯碼算法。在對(duì)編碼結(jié)構(gòu)的研究中，首先分析了類(lèi)似LT碼的無(wú)速率編碼結(jié)構(gòu)應(yīng)用在噪聲信道下所產(chǎn)生的問(wèn)題，指出產(chǎn)生差錯(cuò)平臺(tái)問(wèn)題的關(guān)鍵在于存在著度數(shù)為1的編碼節(jié)點(diǎn)直接與噪聲信道相連。然后區(qū)別于現(xiàn)有的類(lèi)似Raptor碼的級(jí)聯(lián)編碼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種利用累加器消除度數(shù)1的編碼節(jié)點(diǎn)

3、的無(wú)速率編碼結(jié)構(gòu)，命名為AR(Accumulate Rateless)碼。具有線性編譯碼復(fù)雜度的AR碼不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還有效解決了差錯(cuò)平臺(tái)問(wèn)題，且性能可以逼近采用級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的Raptor碼。在對(duì)譯碼方法的研究中，以當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的Raptor碼的譯碼為例，首先總結(jié)了無(wú)速率碼的譯碼特點(diǎn)分析了現(xiàn)有譯碼方法的不足，并結(jié)合無(wú)速率碼的譯碼特點(diǎn)，提出了串行存儲(chǔ)置信度傳播算法。然后利用高斯近似密度進(jìn)化理論進(jìn)行分析，證明了其所需迭代次數(shù)更少，且通過(guò)對(duì)比串

4、行譯碼算法和并行譯碼算法在每一輪迭代中的計(jì)算復(fù)雜度，證明了其在不降低誤比特率性能的基礎(chǔ)上，具有更低的譯碼復(fù)雜度。
　　 研究了利用無(wú)速率編碼與多接入技術(shù)相結(jié)合的問(wèn)題，提出了一種新的分布式多接入技術(shù)：無(wú)速率編碼多接入技術(shù)。在無(wú)速率編碼多接入系統(tǒng)中，各接入用戶(hù)發(fā)射機(jī)的行動(dòng)模式是相同的，且在傳輸過(guò)程中無(wú)需相互協(xié)調(diào)，具有與ALOHA技術(shù)相似的簡(jiǎn)便性。首先，我們研究了在刪除信道下無(wú)速率編碼多接入的最大吞吐率問(wèn)題。為達(dá)到系統(tǒng)吞吐率性能最佳，

5、每個(gè)接入用戶(hù)的接入概率由各自的控制器進(jìn)行控制。分析表明，每個(gè)用戶(hù)的最優(yōu)接入概率與接入系統(tǒng)的總用戶(hù)數(shù)有關(guān)。仿真結(jié)果顯示，做為一種分布式隨機(jī)接入技術(shù)，無(wú)速率編碼多接入可以取得極佳的系統(tǒng)吞吐率性能。接下來(lái)，我們研究了在噪聲信道下無(wú)速率編碼多接入的傳輸與譯碼恢復(fù)問(wèn)題。各用戶(hù)無(wú)速率編碼構(gòu)造的隨機(jī)性，為用戶(hù)消息的區(qū)分提供了天然保證。公共接收機(jī)采用迭代譯碼與干擾抵消技術(shù)，可以有效克服各用戶(hù)之間的干擾。在仿真中，我們與IDMA技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了無(wú)速

6、率編碼多接入技術(shù)的良好性能。無(wú)速率編碼多接入技術(shù)，以其協(xié)議的簡(jiǎn)便性與良好的吞吐率性能，在發(fā)射機(jī)無(wú)法預(yù)知信道狀態(tài)的分布式系統(tǒng)中擁有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
　　 進(jìn)一步研究了無(wú)速率多用戶(hù)接入問(wèn)題，提出了一種新的分布式隨機(jī)多接入技術(shù)：非編碼無(wú)速率多接入技術(shù)。我們將多接入問(wèn)題中的每個(gè)獨(dú)立的用戶(hù)數(shù)據(jù)看作一個(gè)整體，將接收端的用戶(hù)分離問(wèn)題看作是一個(gè)分布式聯(lián)合譯碼的問(wèn)題。我們將用戶(hù)信號(hào)的空間疊加看作是一種無(wú)限域信號(hào)編碼，提出了相應(yīng)的譯碼方法，并提出利用