论文摘要
IEEE 802.16d标准规定了宽带无线接入的空中接口规范，其可以提供多媒体数字服务。该标准校正和集合了IEEE 802.16系统的前几个标准。它的协议结构包含介质访问控制层（MAC）和物理层（PHY）。由于OFDM（正交频分复用）技术的有效频谱特性、在多经环境中的健壮性和抗符号间干扰的能力，在高速数据传输系统中可以作为一种有效的传输技术，其被看作是未来移动通信的关键技术之一。在IEEE 802.16系统中，OFDM是它的核心技术之一。除了OFDM技术之外，IEEE 802.16d中还使用了信道纠错码技术。RS-CC、分组Turbo码和级联Turbo码等这些先进的信道编码技术都可以被使用。由于LDPC（Low-density parity-check）码具有较低的解码复杂性和表现出的良好解码性能，研究它在IEEE 802.16d中的应用是目前的热点之一。LDPC码是一种线性分组码，其可以用校验矩阵和Tanner图来表示。LDPC码是Gallager在1962年首先发现的，只是由于当时人们认识水平的限制，其优良的性能并没有引起人们的足够重视。直到1996年Mackey和Neal重新发现了它，并证明当采用置信传递算法时，它具有接近仙农极限的良好性能，才引起了人们的高度重视。今天，LDPC码是具有很强纠错能力的码之一，吸引着人们更多的对它的性能和应用的研究兴趣。这篇论文较为系统的讨论了LDPC码以及LDPC码在IEEE 802.16d中的应用。文章主要包含了以下的一些内容。（1）介绍了IEEE 802.16d的基本知识以及以及它的一些关键技术，这些关键技术主要包括OFDM、FEC（前向纠错码）等。（2）概述了信道编码理论的发展和LDPC码的发展。介绍了LDPC码的基本概念、表示方法、规则LDPC码和非规则LDPC码以及LDPC码校验矩阵的构造和编码方法等。对于LDPC码的校验矩阵的构造和LDPC码的编码规则，在介绍了传统的构造方法的基础上，给出了基于置换矩阵的构造方法和近似下三角形编码规则。与此同时，这部分还分析了LDPC码的环，环是LDPC码中非常重要的一个概念，对LDPC码性能有重要的影响。（3）这部分重点讨论了LDPC码的译码算法。LDPC码的译码算法是置信传递算法。对于LDPC码的置信传递算法，由于校验节点信息更新时存在对数、指数运算，不易硬件实现，且计算复杂度比较高，对此文中提出了降低复杂度的易于硬件实现的多项式拟合和偏移量近似两种改进措施，通过仿真的方法，得出了近似参数。对这两种改进方法，文中做了译码成功所需迭代次数和BER性能曲线仿真研究，仿真结果表明，改进算法不但易于硬件实现，而且可以使其译码性能接近最优（BP算法）。在对BP算法有一个全面的理解之后，本部分最后给出了密度进化理论，它是LDPC码研究中的一个重要工具，对好码的设计以及译码算法的设计都有很大的作用。（4）这部分讨论了LDPC码在IEEE 802.16d中的应用实现。首先给出了LDPC-COFDM系统模型，考虑到OFDM系统中FFT／IFFT的特点和无线信道的复杂性，对BP算法中的初始化部分作了修正，提出了多进制调制时适合于LDPC-COFDM系统的译码算法—距离置信译码算法（D-BP）。其次通过仿真研究，发现接收符号星座图中部分特别奇异点对译码性能有一定的影响，提出了部分接收符号硬判决距离置信算法（severial received symbols hard-decision distance BP decoding，SRDD-BP）。最后将LDPC码应用到IEEE 802.16d系统中，码的设计采用SFT方法，编码规则是下三角形方法，译码算法采用SRDD-BP算法，校验节点信息更新采用性能接近最优的多项式拟合算法，仿真参数采用IEEE 802.1d中的基本模型参数，作了BER性能仿真研究，并对仿真结果作了分析说明。分析结果表明，将SFT方法、下三角方法和SRDD-BP译码算法应用到该系统中，能够获得比较理想的性能特性。