信道編碼的發(fā)展歷程.ppt

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LDPC碼簡介 信道編碼的發(fā)展歷程 Hamming碼卷積碼循環(huán)碼 BCH碼TCM 1982 Turbo碼 Turbo like碼 1974 1993 LDPC碼 1962 1996 空時碼 70年代的傳輸分集 1996 2020 1 22 3 IntroductiontoLDPCcodes LDPCcodes aclassoflinearblockcodeswithlow densityparity checkmatrices Descriptions GenerationmatricesParity checkmatricesTannergraphs 2020 1 22 4 IntroductiontoLDPCcodes TannerGraph 1962年 Gallager的二元規(guī)則LDPC碼 2 1974年 BCJR算法逐符號最大后驗概率 MAP 譯碼1981年 Tanner圖碼1996年 Mackay和Neal在稀疏隨機圖上定義的LDPC碼1996年 Sipser和Spielman的線性復(fù)雜度擴展圖碼6 1996年 Wiberg圖包含隱含狀態(tài)變量 Pearl置信傳播快速傅立葉變換BCJR前向 后向算法VA算法LDPC碼的大數(shù)判決算法開爾曼 Kalman 濾波器 空時碼在未來無線通信中的應(yīng)用 主要內(nèi)容 空時碼提出的背景空時碼研究現(xiàn)狀三種基本的空時編碼技術(shù)空時碼在3G中的應(yīng)用工作簡介 1空時碼提出的背景 1 未來移動通信系統(tǒng)的目標(biāo) 未來移動通信系統(tǒng)中的信道特點 支持更高容量高質(zhì)量的語音和數(shù)據(jù)傳輸20Mbps 有更嚴(yán)重的碼間干擾 有更大的多譜勒頻移 通信終端在更高的移動速度下實現(xiàn)可靠傳輸 香農(nóng)信息理論的限制 1空時碼提出的背景 2 針對速率問題 針對抗衰落的問題 多址方式的變化 TDMA FDMA CDMA 信道編碼技術(shù) 主要利用時間分集 接收分集技術(shù) 主要利用空間分集 調(diào)制方式的變化 高階調(diào)制方式 OFDM 解決上述問題的常用方法 單天線系統(tǒng) 1空時碼提出的背景 3 針對速率問題 方式 采用多天線陣系統(tǒng)依據(jù) 多天線陣的信道容量理論 解決上述問題的一種新思路 多天線陣系統(tǒng) 針對抗衰落的問題 空時編碼技術(shù) 同時利用時間分集和空間分集 2空時碼研究現(xiàn)狀 基本思想 圖1接收天線等于發(fā)送天線空時系統(tǒng)的遍歷信道容量 2空時碼研究現(xiàn)狀 基本思想 圖2 空時編碼系統(tǒng)示意圖 2空時碼研究現(xiàn)狀 基本思想 擬解決的問題 在帶寬有限的信道中實現(xiàn)信息的高速傳輸解決方法 a 利用空間傳遞冗余信息 b 利用多天線技術(shù)提供的并行信道傳輸信息帶來的問題a 信道容量 b 發(fā)送信號設(shè)計 c 接收端信號檢測 2 空時碼研究現(xiàn)狀 目前 STBC和LST MIMO 已經(jīng)被3Gpp協(xié)議采納 3三種基本的空時編碼技術(shù) 分層空時碼 LSTC LayeredSpace TimeCode 分組空時碼 STBC Space TimeBlockCode 網(wǎng)格空時碼 STTC Space TimeTrellisCode 3 1分層空時碼 編碼算法 發(fā)展概況VLST DLSTC 1996 ThreadedSTC TSTC 2001 ITNo 6 WrappedSTC WSTC 2003 ITNo 6 3 1分層空時碼 編碼算法 圖3LSTC編碼器示意圖 3 1分層空時碼 譯碼算法 ZF算法 性能最差 復(fù)雜度最低MMSE算法球包限算法ML算法 性能最好 復(fù)雜度最大 3 1分層空時碼 優(yōu)缺點 優(yōu)點速率變化比較靈活速率隨發(fā)送天線數(shù)線性增加缺點分集較小 可認為是一種空間復(fù)用技術(shù)結(jié)論與接近信道容量的二進制編碼方式聯(lián)合使用將是一種較好的應(yīng)用方式 3 2分組空時碼 發(fā)展概況1基于正交設(shè)計原理的正交STBCAlmouti 1998 Tarokh 1998 Liang 2003 m 1 2m 其中n 2m 1或2m2準(zhǔn)正交STBC 2001 以分集為代價換取速率3基于代數(shù)構(gòu)造設(shè)計的非正交STBC 2002 3 2分組空時碼 編碼算法 3 2分組空時碼 譯碼算法 3 2分組空時碼 優(yōu)缺點 優(yōu)點編譯碼簡單獲得滿分集缺點速率損失無編碼增益 可認為是一種分集技術(shù) 3 3網(wǎng)格空時碼 編碼算法 發(fā)展概況STTCTarokh 1998 MTCMLin 2002 SOSTTCJafsrkhani 2003 優(yōu)化成對錯誤概率 距離譜特性 3 3網(wǎng)格空時碼 編碼算法 圖4 基于QPSK調(diào)制的4狀態(tài)STTC編碼器及對應(yīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 3 3網(wǎng)格空時碼 譯碼算法 Viterbi譯碼算法 適用于非級連系統(tǒng)MAP算法 適用于級連系統(tǒng) 3 3網(wǎng)格空時碼 優(yōu)缺點 優(yōu)點能夠獲得編碼增益 性能好可獲得滿分集缺點實現(xiàn)復(fù)雜度較大速率受限制 3 4三種編碼方式比較 4空時碼在3G中的應(yīng)用 發(fā)展概況STBC的應(yīng)用LSTC的應(yīng)用 4空時碼在3G中的應(yīng)用 STBC 圖53G中STTD空時編碼方式 4空時碼在3G中的應(yīng)用 STBC 圖63G中STTD應(yīng)用方式 語音業(yè)務(wù) 4空時碼在3G中的應(yīng)用 HSDPA Ant 圖73G中HSDPA的解決方式之一 傳統(tǒng)解決方式 4空時碼在3G中的應(yīng)用 HSDPA 圖83G中HSDPA的解決方式之二 STTD方式 4空時碼在3G中的應(yīng)用 HSDPA 圖93G中HSDPA的解決方式之三 LSTC解決方案 4空時碼在3G中的應(yīng)用 比較1 碼片速率3 84Mchips sec擴頻因子32chips Symbol譜效率4 5informationbits Symbol擴頻碼數(shù)N 20速率 3 84 32 4 5 20 10 8Mbps 圖10 平坦衰落信道下的性能 傳輸速率10 8Mbps終端速度3km hr 4空時碼在3G中的應(yīng)用 比較1 4空時碼在3G中的應(yīng)用 比較2 碼片速率3 84Mchips sec擴頻因子32chips Symbol擴頻碼數(shù)N 20速率 3 84 32 20 2 4Mbps 1 1 譜效率4 5informationbit symbol 2 1 譜效率4 5informationbit symbol 4 4 譜效率Q6informationbit symbol 4 4 譜效率89informationbit symbol 4空時碼在3G中的應(yīng)用 比較2 圖11 平坦衰落信道下的性能 終端速度3km hr 5工作簡介 STTC 碼性能的優(yōu)化和設(shè)計 級連系統(tǒng)下的STTC構(gòu)造 解決方案LSTC 檢測算法 MMSE ML STBC 針對塊衰落信道 提出一種多層STBC設(shè)計方法