LDPC編碼MIMO系統(tǒng)的性能分析與設計優(yōu)化.pdf

1、如何在頻譜受限、功率受限的無線與移動信道上實現(xiàn)高帶寬的可靠通信，一直是通信業(yè)界研究的熱點。二十世紀九十年代以來，Turbo碼、LDPC碼等一系列逼近Shannon性能限的糾錯編碼被發(fā)現(xiàn)，成為信道編碼理論研究的重要里程碑，成為3G、B3G與4G系統(tǒng)的參考標準。多發(fā)送天線、多接收天線(MIMO)技術，為通信系統(tǒng)提供了分集增益與多路復用增益，提高了通信的頻譜效率，減少了無線與移動信道上衰落對于通信系統(tǒng)的不利影響。如何將LDPC碼與MIMO系統(tǒng)

2、結(jié)合起來，并針對MIMO系統(tǒng)設計與優(yōu)化LDPC碼，成為當前研究的一大熱點。 因子圖、和積算法與EXYT圖是理解與設計迭代譯碼系統(tǒng)的重要工具，本文將以2×2平坦Rayleigh衰落信道為例，將這些工具應用到LDPC編碼MIMO系統(tǒng)中，對系統(tǒng)進行分析、設計與優(yōu)化。 本論文的研究和創(chuàng)新工作主要包括以下內(nèi)容： (1)闡述了MIMO系統(tǒng)的原理，從信道分解與互信息量最大化兩個角度詳細推導了MIMO系統(tǒng)的信道容量。介紹了當前主

3、流的空時編碼系統(tǒng)，如空時網(wǎng)格碼(STTC)、空時分組碼(STBC)、分層空時系統(tǒng)(BLAST)?？偨Y(jié)了MIMO技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向。 (2)介紹了規(guī)則與非規(guī)則LDPC碼的構(gòu)造與Tanner圖表示，詳細推導了LDPC碼消息傳遞譯碼算法，闡述了密度進化算法的原理。 (3)綜述了LDPC編碼MIMO系統(tǒng)與其競爭方案的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了主要的尚待解決的問題，提出了LDPC碼與MIMO調(diào)制器的串行級聯(lián)系統(tǒng)方案，通過理論推導與仿真

4、，進行了全面的討論。 (4)介紹了因子圖與和積算法，深入理解了基于圖的碼與迭代譯碼算法，并基于迭代譯碼原理，提出了雙重迭代MIMO檢測器。在深入理解LDPC編碼MIMO系統(tǒng)的基礎上，設計了MIMO解調(diào)器與LDPC變量節(jié)點譯碼器間的和積算法，在檢測器和解調(diào)器間采用迭代消息傳遞方案，來近似最佳聯(lián)合檢測/譯碼。 (5)介紹了外部信息轉(zhuǎn)移圖(EXTT、圖)。論述了在BEC信道、AWGN信道下如何利用EXTT圖來設計LDPC碼的規(guī)