基于LDPC码的双向协作技术研究

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无线双向中继网络利用网络编码技术,赋予中继节点信号处理的能力,充分地利用边信息,减少了系统传输资源的占用,在扩大无线传输覆盖范围的同时,能够有效地提高无线网络的频谱效率。因而近年来无线双向中继通信受到广泛关注。同时,低密度奇偶校验(Low Density Parity Check:LDPC)码作为现今信道编码领域的最新研究成果,拥有逼近香农极限的卓越性能。相比于Turbo码,LDPC码在技术上更有优势,更能适应未来无线通信系统高速率传输和高性能的要求。如何在双向中继通信中,更好地将LDPC码和网络编码结合起来,达到更加优越的系统性能,是本文的主要研究内容。   针对单中继的无线双向中继网络模型,本文提出了一种基于多进制LDPC码的双向编码协作策略,以提高系统性能。与现有的协作策略不同,该策略在中继节点处将网络编码放在信道编码前,有效地将网络编码与编码协作结合起来。考虑到有限域加法与异或运算是等价的,该策略采用比特级异或的网络编码方案,将网络编码与LDPC解码无缝融合起来,简化了目的节点的解码操作。从仿真结果可以看出,该策略很好地将来自直达径和中继信道的信号合并起来处理,同时获得了协作分集增益和编码增益。另一方面,该策略可以灵活地改变中继节点处的码率,从而有效地改善系统性能。因此,该策略拥有较好的自适应特性,具有一定的实用价值。   针对无线双向中继网络中,由于中继的位置以及信道衰落所引起的中继信道非对称情况,本文提出了一种基于多进制LDPC码的编码协作策略,以尽可能地利用中继信道来提高系统性能。该策略在中继节点处解码成功后将重新进行编码,随后将码字的校验部分广播给目的节点。通过将低阶的星座图嵌入到高阶的星座图中,该策略可在不同的中继信道上使用不同的速率传输数据。从而,让信道条件更好的中继信道传输更多的校验信息,提高系统性能。另一方面,中继节点解对来自两源节点的码字其中之一时,将采用单向编码协作策略,进一步提高中继节点的工作概率。随后,对所提出的策略进行了理论分析,并与基于比特级异或的双向解码转发策略进行对比。通过计算机仿真验证了该策略的误块率性能,仿真结果与理论分析相一致,相比于解码转发策略,提出的新策略能够有效地合并来自直达信道与中继信道的信号,从而拥有更加优越的性能。
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