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多址接入信道下LDPC码的优化

张京席  
【摘要】:LDPC码的编码、译码、及降低复杂度的生成阵的构造方法已经比较成熟,单用户AWGN信道条件下LDPC码的理论分析、近似方法及优化工作已经完成。采用单用户AWGN信道条件下的优化方法优化后的非规则LDPC码在多址接入信道条件下性能却不理想。本文围绕着多址接入信道条件下LDPC码的优化展开,主要工作包括: 1、多址接入信道下通过非规则LDPC码度分布的设计来提升系统的性能。交织器作为特征区分用户,接收机采用低开销的迭代检测算法,利用高斯近似对因子图上节点消息的概率密度函数进行近似处理,推出了因子图上消息的更新算法,并利用该算法得到了LDPC码的度分布,研究了系统迭代次数与性能的关系,得到了提高系统性能的内、外迭代次数设置的指导原则。 2、研究了AWGN多址接入信道下通过外信息传递特性的曲线拟合方法优化LDPC码的度分布。EXIT特性用来判断特定度分布对应的译码器的收敛性,把AWGN多址接入信道下检测器的输出端看到的信号看作是信号与干扰噪声功率比恶化了的单用户AWGN信道的输出,采用差分进化方法搜索到了AWGN多址接入信道下优化了的LDPC码的度分布。结果表明:通过使用EXIT特性的曲线拟合方法搜索到的LDPC码度分布对应的误码性能与密度进化得到的度分布对应的误码性能具有可比性,且EXIT特性的曲线拟合方法具有较低的复杂度。 3、研究了多址接入信道下通过功率分配和LDPC码度分布的优化来逼近容量限的问题。基于互信息最大化原则设计了一种功率分配方案,利用差分进化算法得到各个用户的功率分布。基于IDMA的低复杂度迭代算法,通过高斯近似对因子图上消息的概率密度的近似,得到了功率优化条件下优化的度分布,因而得出了多用户接入条件下各用户功率不等时通过迭代来优化各用户LDPC码度分布的方法。 4、研究了多址接入信道下采用交织器区分用户,利用迭代的检测与译码算法时,LDPC码度分布与扩频度分布联合优化的方法。论述了非等扩频时如何由搜索到的LDPC码的变量节点边的扩频度分布得到每个变量节点的扩频值,推出了因子图上各变量节点采用非等扩频时,各类消息的迭代更新算法,采用该更新算法得到了LDPC码的度分布和变量节点的扩频度分布。


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