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面向无线协同MIMO通信系统的LDPC码构造算法的研究

张丽佳  
【摘要】:随着B3G和4G移动通信时代的到来,人们对无线通信系统传输的有效性与可靠性的要求越来越高。因此接近香农容限并且具有相对较低编译码复杂度的低密度奇偶校验码(Low-Density Parity-Check, LDPC)以及在不增加带宽的情况下就可成倍提高系统容量和频谱利用率的多输入多输出系统(Multiple Input Multiple Output, MIMO)已经成为无线通信关键技术的热点研究问题。 本文首先对信道编码和低密度奇偶校验码进行了概述,介绍了LDPC码的发展历程,研究意义和主要编译码方法。由LDPC码的基本原理可以知道LDPC码校验矩阵无论是在LDPC的编码还是译码过程都起着至关重要的作用。LDPC码的构造取决于其校验矩阵的构造。不同结构的LDPC码在码的性能和编译码复杂度方面均有很大的不同。好的LDPC码关键在于有好的码性能和需要较少的译码时间,因此,性能优异、编译码简单的LDPC码的构造一直是LDPC码研究的一个热点问题。 本文重点研究了两种主要的构造奇偶校验矩阵的算法:PEG算法和准循环QC算法。PEG算法基于最小环长最大化的思想构造校验矩阵,没有考虑到环的连通性对码性能的影响,本文采用ACE准则优化PEG算法,命名为MPEG算法。MPEG算法在使围长最大化的同时考虑环的连通性,提高码的性能,降低系统误码率。然而,MPEG算法本质上属于一种贪婪算法,具有较大的复杂性,而准循环构造QC算法由于其准循环的特性有较低的复杂性,本文将MPEG算法与QC算法结合,这样既保证了码的性能,又保证了一定的准循环特性,在码性能和编译码复杂度上达到了一种折衷,具有现实的应用意义。 最后,将上述构造的LDPC码应用于无线协同MIMO通信系统。针对协同MIMO通信系统下行链路移动台实现复杂度低的特点,本文将LDPC码直接应用于协同MIMO通信系统下行链路信道编码,从而避免了协同MIMO系统采用空时编码,大大降低了移动台的译码复杂度,同时下行链路具有较好的分集增益和编码增益。


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