无线中继系统中的信道编码技术研究

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随着无线通信技术的快速发展,如何提高信息的传输速率、改善系统的纠错性能等问题受到越来越多人的关注。中继传输技术的出现扩大了通信网络的覆盖范围,获得了额外的空间分集增益,提高了系统资源利用率和网络的容量。因此,设计适合于中继网络的差错控制编码技术是近年来无线通信领域的研究热点之一。本文针对几种典型的中继网络结构,研究了相应的差错控制编码传输方案。本文的主要工作概括如下:针对包含两个源节点、一个中继节点和一个目的节点的中继系统模型,提出了一种速率兼容网络LDPC码的删余算法,并推导了该算法的译码错误概率。该算法基于网络LDPC码的结构特点,以最小化比特错误概率为目标,在网络LDPC码的Tanner图上搜索出需要删余的变量节点,以获得最优的删余图样。另外,本文还采用改进的差分进化算法对网络LDPC码的度分布进行优化。仿真结果表明,所提算法可以提供很好的纠错性能。针对包含多个源节点、多个中继节点和一个目的节点的中继系统模型,研究了基于RS码和LDPC码的中继传输策略,提出了一种基于RS编码的混合译码转发策略。该策略引入了一个决定中继是否转发信息的阈值,只有当中继译码后的信息比特的对数似然比大于该阈值时,该信息比特才会被转发。基于最小化比特错误概率,分别对独立协作和混合协作两种策略研究了最佳阈值的优化方法。仿真结果显示,所提方法可有效改善多址接入中继网络在高斯信道和衰落信道的性能。针对包含一个源节点、一个中继节点和一个目的节点的三节点中继信道,基于半速率可逆码原理,设计了一种II型HARQ构造的双层LDPC码,提出了相应的联合译码方法,并对其译码阈值进行了分析。在该设计方法中,中继节点首先采用半速率可逆LDPC码进行编码。随后,中继节点对编码后的校验位进行高码率编码。在高斯中继信道下,与已有的基于传统方式构造的双层LDPC码相比,所设计的双层LDPC码可以明显降低系统的错误概率。
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