用于多址接入信道的LDPC碼的優(yōu)化設計.pdf

1、多址接入信道是信息論研究的重點之一，移動通信系統(tǒng)的上行鏈路是多址接入信道的典型代表。Ahlswede，Cover和Wyner等人先后研究了多址接入信道的容量域問題，但是并沒有提供接近容量域的接入方式。多址接入信道的容量主要受到用戶間干擾的限制。頻分多址（FDMA）技術，時分多址技術（TDMA）和碼分多址技術（CDMA）等多址接入技術都是對抗用戶間干擾的方法。對于TDMA和FDMA，他們通過在不同用戶間采用正交的波形來對抗用戶間干擾。但是

2、信息論上已經(jīng)得出結論通過波形分割方式區(qū)分用戶能夠達到比完全正交分割的頻分多址（FDMA）或時分多址（TDMA）更大的容量域。Li Ping等提出了一種叫做交織分多址（IDMA）的新型波形分割多址接入方式，并設計了低復雜度的多用戶檢測算法：ESE算法，為多址接入方式設計提供了新思路。 LDPC碼在上世紀90年代被重新發(fā)現(xiàn)，它是一種在單用戶AWGN信道下能夠接近信道容量的編碼方式。同時，LDPC碼還具有性能的門限性。也即，當信道的

3、噪聲水平低于某一門限值時，隨著碼字的長度的增加，其誤碼率性能能夠任意接近于0。Richardson和Urbanke設計了一種密度進化（density evolution）算法去計算某一度序列下的一組LDPC碼的噪聲門限，但是這種算法具有較大的復雜度。而基于AWGN信道的高斯特性，Chung，Richardson和Urbanke提出了一種高斯近似的密度進化算法，這種算法在大大減少計算噪聲門限復雜度的同時，對計算精度只有很小的影響。

4、 但是仿真結果表明，當我們將在單用戶信道下具有良好性能的LDPC碼用于多址接入信道時，其性能將嚴重惡化。而且上面提到的門限值計算方法也不再適用。因此，本文著重于解決多址接入信道下的LDPC碼優(yōu)化設計問題。 在本文中，將以3GPPLTP中某個LDPC碼提案為例，首先實現(xiàn)在單用戶信道下LDPC碼編譯碼算法并進行性能仿真。然后實現(xiàn)高斯近似密度進化算法，計算所實現(xiàn)的LDPC碼的噪聲門限值并與性能仿真結果進行比較。結合差分進化算法，在單用

5、戶情況下，對LDPC碼進行優(yōu)化設計，并用計算機仿真驗證優(yōu)化設計結果。接著，我們將把LDPC碼的優(yōu)化設計方法推廣到多址接入系統(tǒng)中的一種特殊情況--IDMA系統(tǒng)中，對用于IDMA系統(tǒng)的LDPC碼進行優(yōu)化設計，并對這種系統(tǒng)的檢測算法做出了一定的改進。 最后，本文將把LDPC碼的優(yōu)化設計方法推廣到一般的多址信道情況。雖然Palanki等優(yōu)化設計了用于二進制相加信道的LDPC碼，但是他們認為對于兩用戶高斯多址接入信道來說，只能靠速率分割或

6、時間分割的方式來達到容量域中的點。Amraoui等采用密度進化算法針對兩用戶高斯多址接入信道進行了優(yōu)化設計，給出了度分布，但是他們并沒有給出仿真結果。 本文中研究的是等功率條件下多用戶LDPC聯(lián)合譯碼及碼的優(yōu)化設計問題，用戶數(shù)不再限于兩用戶，基于因子圖設計各個節(jié)點的消息更新算法，針對該消息傳遞過程設計高斯近似的密度進化算法，并在此基礎上對非規(guī)則LDPC碼的度序列進行優(yōu)化。我們把這種通過不同用戶采用不同LDPC碼校驗矩陣作為唯一特