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重复累积(Repeat Accumulate,RA)码兼具Turbo码编码简单和低密度奇偶校验(Low density parity check,LDPC)码译码复杂度低的优点,且有着接近香农极限的纠错性能,是当前编码领域的一个主要研究方向。协作分集是对多输入、多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put,MIMO)技术的进一步扩充,其中的编码协作则是分集技术与纠错编码的有效结合。本文以对RA码的研究为基础,重点研究其在协作分集系统中的应用,所做的主要工作如下:
1)对应用于协作分集系统的RA码的构造问题进行了研究。从对RA码的Tanner图的分析出发,得出RA码H矩阵的构造和Tanner图的关系:RA码的H矩阵分为H1和固定结构H2,H矩阵的构造主要是对H1的构造。将LDPC码H矩阵构造方法引入到RA码H矩阵的构造,主要采用Gallager算法、Mackay算法和PEG算法构造了一种无4环的H矩阵。通过对三种算法构造出的RA码在AWGN信道和Rayleigh信道条件下进行了仿真,结果表明PEG算法构造出的RA码性能最优。
2)对基于RA码的放大转发(Amplify Forward,AF)和译码转发(DecodeForward,DF)系统的误码率和中断概率性能进行了理论分析。以RA码的AF系统和DF系统为模型,首先计算信源到中继再到信宿的链路信噪比及信源到信宿的链路信噪比,然后将到达信宿的两路信号进行最大比合并,从而得到总的接收信噪比,通过对此信噪比对应的概率密度函数求积分得到理论误码率性能。对中断概率的分析则是计算整个链路的互信息量小于码率的概率。分析表明,与不采用协作的直接传输方式相比,AF和DF协作方式的性能都有所提升。
3)对RA码在编码协作系统中的应用进行了研究与仿真。采用的方案为:第一次编码直接在信息位后加入CRC校验位,在协作用户正确接收到信息后才进行第二次编码(RA编码),信宿根据协作情况的不同采取不同的信号组合方式,然后进行译码。仿真结果表明,在编码协作系统中使用RA码的性能劣于经典的速率兼容凿孔卷积(Rate-compatible punctured convolutional,RCPC)码,但是优于采用LDPC码的编码协作系统。