联合编码调制理论及系统优化设计

论文题目: 联合编码调制理论及系统优化设计

论文类型: 博士论文

论文专业: 通信与信息系统

作者: 芮华

导师: 徐大专

关键词: 联合编码调制,比特交织编码调制,时空并行独立信道,低密度校验码,多级编码,空时编码调制

文献来源: 南京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 联合编码调制是未来通信系统发展的关键技术之一。近年来,随着新的纠错编码、MIMO空时调制以及迭代译码方式的出现,联合编码调制方案的设计正成为普遍关注的热点。本文研究工作的重点在于:1)迭代译码对联合编码调制方案设计的影响;2)新的纠错编码和比特交织编码调制的有机结合;3)高阶星座的最优化问题。论文首先把LDPC码和高阶星座相结合,给出一种低复杂度的置信传播联合编码调制方案。该方案利用LDPC码校验矩阵作为系统迭代终止判决准则,可大幅度降低译码算法的平均复杂度。通过对系统迭代译码过程中互信息转移状态图的分析,为避免过多错误反馈导致译码失效,给出一种用内、外双重迭代译码算法,提高了系统的收敛速度和误码率性能。论文提出了一种新的多级LDPC码的概念、基本特性、构造准则和搜索算法,给出一种融合MLC/BICM的联合编码调制系统框架,与传统MLC系统区别在于用一个多级LDPC码取代多个分量码。利用非正则LDPC具有不同度的信息节点概率密度演化的差异,对高阶星座中具有较高级别的子信道提供额外的保护,可使迭代反馈判决时,星座子集拥有最大的无错反馈欧氏距离调和均值,从而改善系统的迭代收敛特性。该方案不但能够逼近MLC信道容量,而且具有和BICM相同的编译码复杂度。在上述基础上,把多级LDPC码进一步应用于MIMO空间,并与空时分组码有机结合,提出一种新的基于迭代译码的时空并行独立信道联合编码调制(BP-STBC-ID)。该方案把空时矩阵调制等效为多个并行独立的比特子信道,利用多级LDPC码的特性,对空时矩阵中各等效独立比特信道提供不等保护分集。给出了系统在准静态MIMO衰落信道下的误码率性能限。对满速率4天线非正交空时分组码,理论分析和仿真表明,利用空时调制矩阵内各符号的关联信息可以获得更高的迭代增益。最后仿真比较了适合迭代译码的预编码、加权和多调制非正交空时分组码的性能。针对MIMO空间下多级LDPC码的搜索问题,分析比较离散概率密度演化算法和高斯均值近似法的性能差异,并给出二者适用范围。为避免MIMO空间下的信道估计,论文研究把多级非正则LDPC码和比特交织差分空时编码调制相结合。在传统MPSK调制基础上,给出一种基于MQAM高维星座的联合差分译码算法,从而使差分调制空时调制方案可以拥有更高传输速率和设计自由度。在两符号差分译码算法的研究基础上,提出一种基于软信息反馈的

论文目录:

第一章 绪论

1.1 论文研究的背景和意义

1.1.1 联合编码调制技术的发展概况

1.1.2 低密度校验码

1.1.3 多天线技术

1.2 本论文的主要工作

第二章 低密度校验码和空时编译码理论

2.1 低密度校验码

2.1.1 基本概念

2.1.2 编码技术

2.1.3 译码技术

2.1.4 密度演化理论

2.2 空时分组编码

2.2.1 Alamouti 空时码

2.2.2 Tarokh 空时分组码

2.2.3 衰落信道下空时编码设计准则

2.3 本章小节

第三章 基于互信息反馈的比特交织编码调制

3.1 引言

3.2 基于 LDPC 码的双重迭代比特交织编码调制

3.2.1 系统模型

3.2.2 BPCM-ID 联合迭代译码算法

3.2.3 BPCM-ID 在瑞利信道下的联合限

3.3 BPCM-ID 系统的迭代收敛性及性能分析

3.3.1 互信息转移状态图

3.3.2 BPCM-ID 迭代收敛性分析

3.3.3 仿真结果

3.4 非正则 LDPC 码的多级编码调制方法

3.4.1 引言

3.4.2 多级编码调制

3.4.3 一种新的多级非正则 LDPC 码的联合编码调制方案

3.4.4 多级非正则 LDPC 码

3.4.4.1 构造准则

3.4.4.2 差分演化算法

3.4.4.3 离散概率密度演化算法

3.4.4.4 多级非正则 LDPC码搜索算法

3.4.4.5 搜索结果及分析

3.4.5 BP-MLC-ID 系统性能仿真

3.5 本章小结

第四章 时空并行独立信道的比特交织空时分组编码调制

4.1 引言

4.2 基于时空并行独立信道的 BP-STBC-ID 系统

4.2.1 BP-STBC-ID 系统框架

4.2.2 BP-STBC 系统迭代检测算法

4.2.3 BP-STBC 在准静态 MIMO 信道下的联合限

4.3 BP-STBC-ID 系统的空时编码设计

4.3.1 衰落信道下比特交织空时编码的设计准则

4.3.2 满速率空时分组编码的设计

4.4 基于时空并行独立信道多级 LDPC 码

4.4.1 构造准则

4.4.2 高斯均值近似法

4.5 仿真结果

4.6 本章小结

第五章 比特交织差分空时编码调制

5.1 引言

5.2 差分空时分组编码

5.2.1 单天线差分调制

5.2.2 双天线差分STBC

5.3 酉空时群码的差分调制

5.3.1 酉群码

5.3.2 酉差分空时调制

5.4 多级 LDPC 码的比特交织差分空时编码调制

5.4.1 BP-DSTM-ID 系统框架

5.4.2 BP-DSTM-ID 发射系统

5.4.2.1 M-PSK 调制的系统发射方案

5.4.2.2 M-QAM 调制的系统发射方案

5.4.3 BP-DSTM-ID 接收系统

5.4.3.1 两符号差分的联合检测算法

5.4.3.2 一种低复杂度两符号差分检测算法

5.4.3.3 多符号差分的联合检测算法

5.5 BP-DSTM-ID 在准静态 MIMO 信道下联合限

5.6 仿真结果

5.7 本章小结

第六章 比特交织编码调制系统的高维星座设计

6.1 引言

6.2 互信息准则下 BICM 系统星座设计

6.2.1 BICM 的信道容量

6.2.2 基于互信息准则的星座设计

6.2.2.1 M-PSK 星座映射在互信息准则下的评价

6.2.2.2 M-QAM 星座映射在互信息准则下的评价

6.2.2.3 非均匀 M-QAM星座映射的优化设计

6.3 欧氏距离准则下 BICM 系统星座设计

6.3.1 欧氏距离调和均值

6.3.2 最小无错反馈欧氏距离调和均值

6.3.3 迭代反馈 BICM 的星座优化设计

6.4 BI-STCM 系统的高阶星座优化

6.4.1 BI-STCM 系统信道容量

6.4.2 广义欧氏度量准则

6.4.3 BI-STCM 星座优化设计

6.5 仿真结果

附录

第七章 结束语

7.1 工作总结

7.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的主要论文

作者博士期间参与的项目

发布时间: 2006-09-05

参考文献

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• [3].基于稀疏因子图的联合编码调制优化设计[D]. 李杨.北京邮电大学2014
• [4].基于DCT的OFDM编码调制技术研究[D]. 翁玮文.北京邮电大学2011
• [5].基于级联编码调制的光纤通信系统误码性能分析[D]. 林明.北京邮电大学2016
• [6].湍流信道下FSO系统编码调制关键技术研究[D]. 王凯民.北京邮电大学2016
• [7].无线通信中的无缝自适应技术[D]. 崔浩.中国科学技术大学2014
• [8].模分复用光传输关键技术研究[D]. 于大伟.华中科技大学2017
• [9].数字调频广播的信道编码和调制联合优化研究[D]. 王鹏军.清华大学2011
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相关论文

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• [3].数字调幅广播系统中的信道编码和调制技术研究[D]. 王继康.中国科学技术大学2006
• [4].高速数据传输中的低密度校验（LDPC）编码调制研究[D]. 黄杰.中国科学技术大学2006
• [5].通信系统中的信源—信道联合编（译）码/调制[D]. 殷玮玮.东南大学2006
• [6].LDPC码编译码算法研究[D]. 王单.西安电子科技大学2006
• [7].低密度奇偶校验码及其应用研究[D]. 何善宝.东南大学2005
• [8].基于LDPC码的链路自适应技术研究[D]. 张玉玲.山东大学2007
• [9].低密度校验码在无线通信中的关键技术研究[D]. 高敬伯.华中科技大学2006
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