无线通信系统中的LDPC码，Turbo码和空时编码研究

【摘要】: 多输入多输出（MIMO，多输入多输出）链接系统可以显着提高系统性能并提供信道容量. 第四代无线通信需要Internet和各种多媒体服务来提供高速数据传输和高质量的通信，因此在MIMO系统下如何使用高效的信号处理和信道编码技术来提供高速，高质量的数据传输成为了现实. 引起了越来越多的关注. 近年来，能够有效抵抗信道衰落并增加信道容量的空时编码技术和有效的信道编码技术（例如LDPC码和Turbo码）已经迅速发展酉空时调制，并成为无线领域的热门研究课题. 通信编码理论. 本文研究了这些技术中的一些理论酉空时调制，这些理论主要反映在基于LDPC码的两种unit时空调制（USTM）方案和基于LDPC码的差分unit时空调制（Differential USTM，DUSTM）方案中. 研究了级联MIMO系统的迭代译码算法，并利用高斯近似密度演化理论分析了LDPCC-USTM的性能和LDPC码的优化设计，并研究了快速Turbo码译码算法. 本文的主要工作和研究成果如下: 1.首先，系统地详细阐述和分析了基于图的LDPC码表示的定义以及基于迭代思想的和积解码算法（也称为置信度传播算法），研究了求和似然比度量的和积解码算法中变量节点和校验节点的消息更新公式. 研究了GF（q）（q> 2）的LDPC码的和积解码算法.

给出高斯噪声信道中基于GF（2〜p）（p≥1）规则和不规则LDPC码的仿真性能曲线图，并分析讨论了不同码的LDPC码性能差异的原因套. 2.提出一种级联方案MIMO系统，该系统将高效LDPC码与单一时空调制（USTM，单一时空调制）技术相结合，并使用和积解码算法对该系统进行解码. 可以在MIMO系统中使用单位空时调制来有效地解码而无需CSI. LDPC码可以与作为信道编码的LDPC码级联. 该系统将获得可观的编码增益. 本文还将基于GFPC的LDPC码和USTM的级联方案扩展到基于GF（q）（q> 2）的非二进制LDPC码. 根据与用于编码的单一时空信号相对应的符号，和积解码处理使用向前-向后算法来更新校验节点的信息. 仿真结果表明，该方案具有良好的性能. 二进制LPDC码编码的USTM方案比未编码方案的编码增益近23dB. 由于非二进制LDPC码具有比二进制更好的距离特性，因此非二进制LDPC码被级联. 该方案的编码增益比二进制LDPC码好近2dB. 同时，将该方案与Turbo码和USTM的串联方案进行了比较. 发现在相同的单位空时信号集下提出的方案具有接近5dB的编码增益. 由于LDPC码具有并行解码特性，因此该方案比Turbo码具有更低的复杂度. 3.提出一种基于LDPC码编码的差分unit时空调制（DUSTM，differential USTM）MIMO系统. 提出的系统主要考虑GF（q）（q> 2）LDPC码和DUSTM的级联方案. 根据带时滞的差分itself时空调制自身的网格结构，分别研究了LDPCC-DUSTM方案的独立最大似然解.

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