本文選題：多進制LDPC碼 + 多進制變換算法　； 參考：《浙江大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中,用戶對信息傳輸速率和傳輸質(zhì)量的需求日益提高,緊缺的頻譜資源與復(fù)雜的傳輸環(huán)境逐漸成為發(fā)展的主要限制。在這種情況下,大規(guī)模MIMO和高性能的信道編碼技術(shù)開始引起人們的廣泛關(guān)注。大規(guī)模MIMO技術(shù)相比傳統(tǒng)的MIMO技術(shù),通過增加天線數(shù)目,能夠在不增加帶寬和發(fā)送功率的前提下進一步提升系統(tǒng)容量；而多進制低密度校驗碼(LDPC)由于其優(yōu)越的抗隨機錯和突發(fā)錯能力,可以有效提高系統(tǒng)可靠性。因此,大規(guī)模MIMO技術(shù)和多進制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng),可以兼顧系統(tǒng)的傳輸速率和可靠性,具有重要研究價值。 本文以多進制LDPC碼和大規(guī)模MIMO檢測技術(shù)為研究對象,研究了低碼率多進制LDPC碼基于多進制變換的構(gòu)造算法,以及多進制LDPC碼與大規(guī)模MIMO檢測聯(lián)合迭代系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法。 首先,論文介紹了MIMO檢測技術(shù)與多進制LDPC碼的基本原理。針對MIMO檢測技術(shù),介紹了其系統(tǒng)模型以及線性、非線性兩類檢測算法,作為大規(guī)模MIMO檢測算法的理論基礎(chǔ)；針對多進制LDPC碼,介紹了其基本概念和描述方式,給出了具有快速編碼結(jié)構(gòu)的準循環(huán)碼的編碼與構(gòu)造算法,并介紹了幾種常見的譯碼算法；此外,論文還介紹了最小均方誤差(MMSE)檢測與多進制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng),作為與后續(xù)章節(jié)中算法復(fù)雜度與性能比較的標(biāo)準。 其次,論文研究了多進制變換算法及其應(yīng)用。重點研究了多進制變換算法在低碼率多進制LDPC碼構(gòu)造中的應(yīng)用,提出了伽羅華域和所有符號的全排列組合中多進制變換系數(shù)的選取準則,通過選取最優(yōu)系數(shù)來構(gòu)造具有最優(yōu)性能碼字,并與傳統(tǒng)算法進行比較驗證了該算法的有效性。論文還將多進制變換算法應(yīng)用于混合自動重傳請求(HARQ)系統(tǒng)和MIMO發(fā)送分集系統(tǒng)中,在不增加復(fù)雜度的前提下,獲得了優(yōu)于傳統(tǒng)算法的性能。 接著,論文研究了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中似然上升搜索(LAS)檢測與多進制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng)。在介紹LAS檢測算法、符號域M-LAS檢測算法的基礎(chǔ)上,論文針對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的上行鏈路,提出了高階調(diào)制時M-LAS檢測與多進制LDPC碼的聯(lián)合迭代算法。在聯(lián)合系統(tǒng)中,將譯碼器輸出的硬判決結(jié)果反饋回檢測器作為初始向量,并將譯碼校驗結(jié)果和外信息反饋回檢測器,用于決定其搜索集合,可以在縮小搜索范圍的同時提升系統(tǒng)性能。仿真中,通過與相應(yīng)的MMSE系統(tǒng)從性能和復(fù)雜度的角度進行比較,驗證了LAS檢測在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的適用性。 最后,論文研究了置信度傳播(BP)檢測算法與多進制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng)。在二進制BP檢測算法及其高斯近似簡化的基礎(chǔ)上,論文提出了基于符號域的高斯近似BP檢測算法,并將其分別應(yīng)用于多用戶和單用戶MIMO系統(tǒng)。在多用戶MIMO系統(tǒng)中,研究了符號域高斯近似BP檢測算法與多進制LDPC碼的聯(lián)合迭代系統(tǒng),提出了根據(jù)譯碼校驗結(jié)果改進反饋外信息的方法。在單用戶MIMO系統(tǒng)中,提出了符號域高斯近似BP檢測算法與多進制LDPC碼的因子圖聯(lián)合迭代算法,將檢測器和譯碼器因子圖中的變量節(jié)點進行了合并,通過檢測節(jié)點和校驗節(jié)點的同時更新加快了系統(tǒng)收斂速度,取得了優(yōu)于獨立檢測譯碼系統(tǒng)與傳統(tǒng)聯(lián)合迭代系統(tǒng)的性能。
[Abstract]:In modern wireless communication system, the user demand for information transmission rate and quality of the increasing shortage of spectrum resources and complex transmission environment has gradually become the main restriction of development. In this case, large scale and high performance MIMO channel encoding technology began to attract attention. Compared with the traditional MIMO technology of large-scale MIMO technology, by increasing the number of antennas, can further enhance the system capacity without increasing the bandwidth and transmit power; and multiple low density parity check (LDPC) due to its superior resistance to random error and burst error ability, can effectively improve the reliability of the system. Therefore, the joint iterative system of large-scale MIMO technology and nonbinary LDPC codes that can take into account the transmission rate and reliability of the system, has the important research value.
Based on the binary LDPC codes and large-scale MIMO detection technology as the research object, the research of low bit rate q-ary LDPC codes constructed based on M-ary transform, and binary LDPC codes and large-scale MIMO detection combined with iterative system optimization design method.
Firstly, this paper introduces the basic principle of MIMO detection technology and nonbinary LDPC codes. The MIMO detection technology, introduces the system model and the linear and nonlinear two kinds of detection algorithms, as the theoretical basis of mass MIMO detection algorithm; for nonbinary LDPC codes, and introduces the basic concept and description are given, with fast the structure of quasi cyclic code encoding and encoding algorithm, and introduces several common decoding algorithm; in addition, the paper also introduces the minimum mean square error (MMSE) detection system combined with iterative and non binary LDPC codes, as the following chapters and algorithm complexity and performance standards.
Secondly, the binary transform algorithm and its application. The application of multi band structure in low bit rate transform algorithm for nonbinary LDPC codes in the proposed selection criterion of Galois field and all symbols of all permutations and combinations of M-ary transform coefficients, by selecting the optimal coefficient to construct with optimal codeword, and compared to verify the effectiveness of the algorithm with the traditional algorithm. The paper will also transform M-ary algorithm is applied to the hybrid automatic repeat request (HARQ) system and MIMO transmit diversity system, without increasing the complexity, have better performance than the traditional algorithm.
Then, the paper studies the likelihood ascent search in large MIMO system (LAS) joint iterative detection system with M-ary LDPC code. The LAS detection algorithm based on M-LAS domain symbol detection algorithm, aiming at the large scale MIMO system uplink, puts forward the iterative algorithm of joint detection of M-LAS and binary LDPC codes of high order modulation. In the combined system, the hard decision decoder output feedback detector as the initial vector, and the decoding results of calibration and external information feedback detector is used to determine the set of search, can improve the system performance in narrowing the search range at the same time. In the simulation, compared with the corresponding MMSE system from the perspective of performance and complexity, verify the applicability of LAS detection in large-scale MIMO systems.
Finally, the paper studies the belief propagation (BP) algorithm and joint iterative detection system for nonbinary LDPC codes. The approximate binary BP detection algorithm and its simplified Gauss on the basis of the proposed approximate detection algorithm in BP domain based on the symbol of Gauss, and was applied in the multi user and the single user MIMO system. Multi user MIMO system, the system of joint iterative symbol domain Gauss approximation BP detection algorithm and binary LDPC codes, decoding is proposed according to the calibration results of the information feedback method. In single user MIMO systems, put forward the factor graph iterative algorithm of joint symbol domain Gauss approximation of the BP detection algorithm and binary LDPC codes the variable node detector and decoder in the factor graph are merged by simultaneously detecting nodes and check nodes update to speed up the convergence rate of the system, obtain a better independent detection decoding system The performance of the system and the traditional joint iterative system.

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN911.22;TN919.3

【共引文獻】

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本文編號：1759561