信道編碼的發(fā)展歷程.ppt

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LDPC碼簡(jiǎn)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(shí)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(hào)最大后驗(yàn)概率 MAP 譯碼1981年 Tanner圖碼1996年 Mackay和Neal在稀疏隨機(jī)圖上定義的LDPC碼1996年 Sipser和Spielman的線性復(fù)雜度擴(kuò)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(shí)碼在未來(lái)無(wú)線通信中的應(yīng)用 主要內(nèi)容 空時(shí)碼提出的背景空時(shí)碼研究現(xiàn)狀三種基本的空時(shí)編碼技術(shù)空時(shí)碼在3G中的應(yīng)用工作簡(jiǎn)介 1空時(shí)碼提出的背景 1 未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的目標(biāo) 未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的信道特點(diǎn) 支持更高容量高質(zhì)量的語(yǔ)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(dòng)速度下實(shí)現(xiàn)可靠傳輸 香農(nóng)信息理論的限制 1空時(shí)碼提出的背景 2 針對(duì)速率問(wèn)題 針對(duì)抗衰落的問(wèn)題 多址方式的變化 TDMA FDMA CDMA 信道編碼技術(shù) 主要利用時(shí)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(wèn)題的常用方法 單天線系統(tǒng) 1空時(shí)碼提出的背景 3 針對(duì)速率問(wèn)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(wèn)題的一種新思路 多天線陣系統(tǒng) 針對(duì)抗衰落的問(wèn)題 空時(shí)編碼技術(shù) 同時(shí)利用時(shí)間分集和空間分集 2空時(shí)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(shí)系統(tǒng)的遍歷信道容量 2空時(shí)碼研究現(xiàn)狀 基本思想 圖2 空時(shí)編碼系統(tǒng)示意圖 2空時(shí)碼研究現(xiàn)狀 基本思想 擬解決的問(wèn)題 在帶寬有限的信道中實(shí)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(lái)的問(wèn)題a 信道容量 b 發(fā)送信號(hào)設(shè)計(jì) c 接收端信號(hào)檢測(cè) 2 空時(shí)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(shí)編碼技術(shù) 分層空時(shí)碼 LSTC LayeredSpace TimeCode 分組空時(shí)碼 STBC Space TimeBlockCode 網(wǎng)格空時(shí)碼 STTC Space TimeTrellisCode 3 1分層空時(shí)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(shí)碼 編碼算法 圖3LSTC編碼器示意圖 3 1分層空時(shí)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(shí)碼 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)速率變化比較靈活速率隨發(fā)送天線數(shù)線性增加缺點(diǎn)分集較小 可認(rèn)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(jìn)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(shí)碼 發(fā)展概況1基于正交設(shè)計(jì)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(jià)換取速率3基于代數(shù)構(gòu)造設(shè)計(jì)的非正交STBC 2002 3 2分組空時(shí)碼 編碼算法 3 2分組空時(shí)碼 譯碼算法 3 2分組空時(shí)碼 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)編譯碼簡(jiǎn)單獲得滿分集缺點(diǎn)速率損失無(wú)編碼增益 可認(rèn)為是一種分集技術(shù) 3 3網(wǎng)格空時(shí)碼 編碼算法 發(fā)展概況STTCTarokh 1998 MTCMLin 2002 SOSTTCJafsrkhani 2003 優(yōu)化成對(duì)錯(cuò)誤概率 距離譜特性 3 3網(wǎng)格空時(shí)碼 編碼算法 圖4 基于QPSK調(diào)制的4狀態(tài)STTC編碼器及對(duì)應(yīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 3 3網(wǎng)格空時(shí)碼 譯碼算法 Viterbi譯碼算法 適用于非級(jí)連系統(tǒng)MAP算法 適用于級(jí)連系統(tǒng) 3 3網(wǎng)格空時(shí)碼 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)能夠獲得編碼增益 性能好可獲得滿分集缺點(diǎn)實(shí)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(shí)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(shí)碼在3G中的應(yīng)用 STBC 圖53G中STTD空時(shí)編碼方式 4空時(shí)碼在3G中的應(yīng)用 STBC 圖63G中STTD應(yīng)用方式 語(yǔ)音業(yè)務(wù) 4空時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)碼在3G中的應(yīng)用 比較1 碼片速率3 84Mchips sec擴(kuò)頻因子32chips Symbol譜效率4 5informationbits Symbol擴(kuò)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(shí)碼在3G中的應(yīng)用 比較1 4空時(shí)碼在3G中的應(yīng)用 比較2 碼片速率3 84Mchips sec擴(kuò)頻因子32chips Symbol擴(kuò)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(shí)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(jiǎn)介 STTC 碼性能的優(yōu)化和設(shè)計(jì) 級(jí)連系統(tǒng)下的STTC構(gòu)造 解決方案LSTC 檢測(cè)算法 MMSE ML STBC 針對(duì)塊衰落信道 提出一種多層STBC設(shè)計(jì)方法