LDPC码与协作通信技术及应用研究

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随着无线通信的快速发展及不同通信方式对信息传输质量要求的日益提高,协作通信技术作为一种有效的抗信道衰落方法,其通过获得空间分集增益,提高无线通信的传输性能,因而受到广泛关注。放大转发协议、译码转发协议、压缩转发协议以及量化转发协议是四种常见的协作协议。其中,因量化转发协作方式具有低复杂度和高性能而成为研究热点。LDPC码作为一种有效抗干扰的信道编码技术,具有逼近香农限的特点,将其与协作通信技术相结合,应用于无线通信系统,以保证传输可靠性。本文主要对LDPC码与协作通信技术及应用进行深入研究,针对LDPC码的译码算法复杂度、量化转发的误差及应用场景等问题,提出了相关的设计方法与协作传输方案,其主要研究工作如下:(1)从LDPC码的译码角度出发,针对LLR-BP迭代译码算法实现复杂度较高的问题,本文对LLR-BP算法进行了优化。在校验节点更新过程中,采用等误差线性近似方法对双曲正切函数与双曲反正切函数进行线性近似;同时,在变量节点更新过程中,依据变量节点外信息可靠性对其进行动态选择。仿真结果显示,在译码性能损失较小的情况下,优化的LLR-BP算法的复杂度相较于LLR-BP算法大大降低。(2)针对量化转发方案中中继对所接收信号进行直接量化时存在一定量化误差的问题,本文基于三节点协作传输模型,设计了一种LDPC码与量化转发的协作传输方案。其在中继首先对所接收信号的可靠性进行评估,并依据评估结果对满足可靠性要求的信号进行2-bit量化处理,然后将量化信息进行LDPC编码后转发给目的节点。仿真结果显示,相较于参考量化方案以及DF协议,所设计传输方案的误码率性能得到提升;且随着源到中继距离的增加,所设计传输方案的误码率性能提升优势越明显。(3)基于多址接入中继场景,进行LDPC码与量化转发协作传输方案的设计,共有两种方案。方案1在中继信道使用LDPC编码,方案2在中继信道未使用LDPC编码。两个方案的中继节点都需要先评估所接收两个源信息的可靠性,并依据评估结果对满足可靠性要求的两个源信息进行软域的网络编码,得到混合信息后,再对此混合信息进行2-bit量化。仿真结果显示,相较于参考方案以及DF协议,所设计两个传输方案的误码率性能均得到提升;且随着源到中继距离的增加,所设计两个传输方案的误码率性能提升优势越明显。
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