多元域LDPC码编码调制技术及应用
本文关键词：多元域LDPC码编码调制技术及应用 出处：《东南大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：近十年来,移动通信技术进入一个高速发展阶段,第四代移动通信(Fourth Generation,4G)技术已经全面走向商用,第五代移动通信(Fifth Generation,5G)技术也在深入研究中。尤其在2016年,3GPP(3rd Generation Partnership Project)采纳了低密度奇偶校验(Low-density parity-check,LDPC)码作为5G系统物理层编码标准,确定5G将使用LDPC码作为移动通信宽带业务数据信息的中长码块的编码方式。然而,考虑到随着无线通信技术的不断发展,数据传输速率要求将不断上升,无线频谱资源也将成为愈发珍贵的通信资源。高阶调制是提升频谱效率的一项重要技术,但随着调制阶数的上升,通信系统工作信噪比要求也不断提高。信道编码技术利用一定的编码冗余,可以有效的改善传输性能。因此,编码调制也是通信系统普遍采用的技术组合方案。多元域LDPC码作为LDPC码在多元域的拓展演进,也逐步进入人们的视野中。基于多元域LDPC码编码的高阶调制技术,是一种高效的编码调制方案,随着5G通信技术的发展,也将成为未来的一个研究热点问题。本文首先对LDPC码进行了简述,主要包括二进制LDPC码,和在其基础上演进的多元域LDPC码(Nonbinary Low-density parity-check,NBLDPC)的信道编解码方式,以及外部信息转移(Extrinsic information transfer charts,EXIT)分析。在多元域LDPC码的基础上,分析高阶调制编码技术,对相移键控(Phase Shift Keying,PSK)以及正交振幅调制(Quadrature amplitude modulation,QAM)高阶调制进行了深入的探讨。M-PSK本身具有恒包络优势,适用于微波信道和卫星通讯信道等非线性情况。但是同时随着调制阶数的不断上升,星座图上同一半径星座点密度过高,其误码率会急剧恶化。本文对基于多元域LDPC码的M-PSK调制星座图进行方案设计,目的在于优化误码率性能。具体方案如下:引入非均匀分布星座点的概念,对M-PSK星座点进行分组;然后设定组内距离和组间距离的概念,牺牲组内距离,扩大组间距离。一方面,由于组内点数较少,虽然组内距离较小,但是可以通过多元域LDPC码编码的纠错能力进行有效弥补;另一方面,由于组间距离有效扩大,可以有效提高组间符号判决解码正确率,所以总体上提高了系统性能。对于高阶QAM调制和多元域LDPC码相结合的情况,本文提出了混合符号映射方案,可以应用于任意阶数的多元域LDPC码与高阶调制相结合的联合编码调制方法。对于给定阶数的GF(2p)LDPC码以及2q阶高阶调制的信号而言,我们引入一种通用的多编码符号和多调制符号混合交织模式。通过实际情况中给定的2q阶高阶调制星座映射图,计算出调制符号的每一位对应的误比特率上界,并以此来进行比特下标的规划,优化设计交织方案。此外,通过EXIT的量化门限值,可以有效地对不同的多元域码联合调制系统场景下的映射方案进行数值分析,从而通过数值分析的方法将本文提出的混合符号映射方案和其他方案进行对比。通过直观的门限值数值分析以及仿真结果的验证双重检验,可以得出以下结论:本文提出的混合符号映射方案相较于传统设计方案,展现出了更优的解码性能和更灵活的应用性。本文还考察了多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)系统中本文提出的混合符号映射方案。具体仿真场景包括采用最大比合并(Maximum Ratio Combining,MRC)算法的单输入多输出(Single-Input Multiple-Output,SIMO)系统,及采用最小均方误差(Minimum mean square error,MMSE)的的MIMO系统。结合不同的高阶调制和多元域LDPC码编码仿真比较本文方案和一些具有代表性的方案。仿真结果表明本文所提出的混合符号交织方案具有较好的实用价值。
[Abstract]:In recent ten years , mobile communication technology has entered a high - speed development stage , and the fourth generation mobile communication ( 4G ) technology has become more and more valuable . Especially in 2016 , the low - density parity - check ( LDPC ) code is used as the coding standard of the medium - long code block of mobile communication broadband service data information . A mixed symbol mapping scheme based on multi - domain LDPC codes is presented in this paper .
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN911.22
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，本文编号：1427021
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