基于結(jié)構(gòu)半隨機(jī)LDPC碼的協(xié)同編碼通信

1、    基于結(jié)構(gòu)半隨機(jī)LDPC碼的協(xié)同編碼通信        文 紅1, 周 亮1， 張忠培 時(shí)間:2008年05月20日     字 體: 大 中 小        關(guān)鍵詞:        摘要：關(guān)鍵詞： 協(xié)同編碼 半隨機(jī)LDPC碼 碼率兼容1概念,通過用戶終端相互作為中繼,在

2、沒有增加設(shè)備復(fù)雜度與設(shè)備量的條件下,實(shí)現(xiàn)用戶終端的分集接收。國外研究結(jié)果已初步揭示了協(xié)同通信的一些優(yōu)點(diǎn)。協(xié)同通信被認(rèn)為是一種極具應(yīng)用前景的通信技術(shù),可期望用在移動(dòng)通信、無線局域網(wǎng)、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)中。目前的協(xié)同方法主要有：直接前向放大、前向檢測(cè)和編碼協(xié)同。編碼協(xié)同是一種將信道編碼引入?yún)f(xié)同的方法，它讓用戶碼字的不同部分經(jīng)過相互獨(dú)立的不同衰落路徑到達(dá)接收端。當(dāng)不能協(xié)同時(shí)，各用戶自動(dòng)轉(zhuǎn)成非協(xié)同模式。編碼協(xié)同有效性的關(guān)鍵是通過碼設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)協(xié)同的自動(dòng)管理，而用戶之間不需要反饋信息。已有文獻(xiàn)2研究了速率兼容卷積碼3和Turbo4的編碼協(xié)同通信方法。LDPC碼性能好，譯碼復(fù)雜度低，但由于

3、隨機(jī)LDPC碼沒有碼率兼容的特性。目前LDPC碼的編碼協(xié)同通信方法還未見文獻(xiàn)研究，本文在半隨機(jī)LDPC碼的基礎(chǔ)上提出了結(jié)構(gòu)化的半隨機(jī)LDPC碼5。結(jié)構(gòu)半隨機(jī)LDPC碼SSR_LDPC碼(Structured Semi_Random LDPC codes)是一種特殊的LDPC碼，它編、譯碼簡單，碼參數(shù)(碼長和碼率)選擇靈活，是一類性能優(yōu)異的速率兼容LDPC碼。在結(jié)構(gòu)半隨機(jī)LDPC碼的這些優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，提出了結(jié)構(gòu)半隨機(jī)LDPC碼的編碼協(xié)同通信方案。1 結(jié)構(gòu)半隨機(jī)LDPC碼信息向量為d的(N,K)結(jié)構(gòu)半隨機(jī)LDPC碼將碼的校驗(yàn)矩陣H分解為兩個(gè)子矩陣H=Hd,Hp，其中，Hd是N-K×K的矩陣

4、，稱為信息矩陣，它是隨機(jī)構(gòu)造的矩陣；Hp是N-K×N-K的矩陣，稱為校驗(yàn)子矩陣， Hp有如下形式：其中I是m×m單位陣，0是m×m全零矩陣。Hd由Sm×Km階基矩陣和多個(gè)m×m階分量矩陣構(gòu)成，這里，Sm×m=N-K,Km×m=K。基矩陣由0和1組成，分量矩陣為同構(gòu)矩陣，將基矩陣中元素為1的位置用不同分量矩陣代替，基矩陣中元素為0的位置用全零矩陣代替。結(jié)構(gòu)半隨機(jī)LDPC碼的碼字可表示為：C=d C1 C2CKm例如：有基矩陣B如下：其中，I(1)、I(2)、I(3)分別是不同的同構(gòu)矩陣(Permutation matrix)。

5、以式(3)的校驗(yàn)矩陣為例，截取校驗(yàn)矩陣的部分得到相同信息位長度，不同碼率的碼校驗(yàn)矩陣，如圖1所示?？梢奡SR_LDPC碼是一種速率兼容的一組嵌套碼，編、譯碼具有兼容性。2 協(xié)同傳送方案由此可見用戶終端一個(gè)碼字的不同部分經(jīng)過兩個(gè)獨(dú)立的不同衰落路徑到達(dá)基站。若中繼終端不能正確譯碼，則自動(dòng)轉(zhuǎn)為非協(xié)同方式，在第二個(gè)傳送幀，用戶1和用戶2各自傳送自己碼字的第二部分。?3 系統(tǒng)模型這里a i,j(n)是用戶i和j之間信道的衰落系數(shù)。該系統(tǒng)在中繼終端使用簡單的BF譯碼方法譯碼，在基站使用迭代和積譯碼方法譯碼。4 數(shù)值模擬-3?本文提出了使用結(jié)構(gòu)半隨機(jī)LDPC碼的編碼協(xié)同方案，并對(duì)該方案在不同的源到中繼信道特性下的誤比特(BER)性能進(jìn)行了仿真評(píng)價(jià)。仿真結(jié)果顯示該協(xié)同方案在不增加傳送和接收功率的情況下，能夠提供更好