基于LDPC编码的OFDM通信系统及性能仿真

论文摘要

随着B3G以及4G高速无线移动通信的研究和应用,信号的调制技术也在不断地优化,由传统的单载波调制发展到多载波调制。如今,属于多载波调制技术的正交频分复用技术OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）越来越受到人们的广泛关注。物理层OFDM技术采用多电平调制可以进一步提高频谱利用率,同时能有效的对抗多径衰落。为了进一步提高OFDM系统的误码性能,将LDPC（Low Density Parity Check Codes）信道编码应用于OFDM通信系统中。本文主要对以下几个方面进行了研究：1.对OFDM的基本原理进行了介绍：如串并转换、子载波的调制、保护间隔和循环前缀、用IFFT/FFT实现OFDM系统的调制和解调等；重点研究了OFDM的关键技术：如OFDM峰均功率比的下降技术、OFDM的同步技术、信道估计。通过构建OFDM的系统模型和对基本参数的选择,用Mtalab对OFDM系统的时域波形、发送和经过OFDM发送后的功率频谱进行了系统仿真；2.介绍了LDPC码的基本原理和基本编码与译码算法。因为LDPC码是一种信道编码,所以首先对信道的特征和两种特殊信道：高斯白噪声信道和瑞利Rayleigh信道做了介绍。对香浓信道的编码原理和不同信道的编码性能进行了分析。又因为LDPC码是一种线性分组码,所以本文对线性分组码也做了一定的介绍。然后介绍了LDPC码的表示方法和分类。对LDPC码校验矩阵的构造方法,和基于二进制的编码和译码算法进行了重点研究。本文对基于二进制的概率域BP算法进行了改进,这种改进的新算法能够有效的降低译码的复杂度。同时本文还对多进制的LDPC码的编码与译码算法进行了研究；3.将改进后基于多进制调制的LDPC编译码算法应用于多进制调制的OFDM通信系统中,并通过Mtalab对LDPC-OFDM系统进行系统建模和系统仿真,通过仿真结果证明将改进后的LDPC信道编码应用于OFDM系统能有效的提高系统的传输性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 LDPC技术的研究现状
• 1.3 OFDM技术的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 2 OFDM系统的基本原理和关键技术
• 2.1 OFDM的基本原理
• 2.1.1 串并转换
• 2.1.2 子载波调制
• 2.1.3 用IFFT/FFT实现OFDM系统的调制和解调
• 2.1.4 保护间隔、循环前缀
• 2.2 OFDM的关键技术
• 2.2.1 OFDM同步技术
• 2.2.2 OFDM峰均功率比降低技术
• 2.2.3 信道估计
• 3 OFDM系统仿真
• 3.1 OFDM的基本参数的选择
• 3.2 OFDM系统性能仿真
• 4 LDPC信道编码原理
• 4.1 信道特征
• 4.1.1 信道数学模型
• 4.1.2 几种特殊信道
• 4.2 香浓信道编码原理
• 4.2.1 编码译码原则
• 4.2.2 编码性能
• 4.2.3. 线性分组码
• 4.3 LDPC码的表示和分类
• 4.3.1 LDPC码的表示
• 4.3.2 规则LDPC码和非规则LDPC码
• 4.4 LDPC码校验矩阵的构造
• 4.4.1 校验矩阵的随机构造方法
• 4.4.3 不规则QC LDPC构造方法
• 4.5 LDPC码的编码方法
• 4.5.1 二进制LDPC码的编码
• 4.5.2 多进制LDPC码的编码
• 4.6 LDPC码的译码方法
• 4.6.1 概率域译码
• 4.6.2 对数域译码
• 4.7 改进的对数域BP译码算法
• 4.8 多进制LDPC码译码
• 5 LDPC—OFDM系统的性能仿真
• 5.1 LDPC—OFDM系统模型的建立
• 5.2 在信道下二进制译码算法
• 5.3 在Rayleigh信道下多进制译码算法
• 5.4 仿真结果与性能分析
• 5.4.1 不同码率和最大迭代次数下性能仿真
• 5.4.2 加入LDPC信道编码和没有信道编码下性能仿真
• 5.4.3 不同域上LDPC—FDM性能仿真
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果