关键字 |
| Low-Density-Parity校验(LDPC),正交频分复用(OFDM),时空分组码(方式),Peak-to-Average功率比(地表铺面)。 |
介绍 |
| OFDM系统已经用于高速数字通信,如数字音频广播、数字视频广播、数字高清电视和ADSL(不对称数字用户线)由于窄带干扰的鲁棒性和严重的多路径衰落。 |
| 然而,一些缺点在OFDM系统仍然悬而未决。的一个主要问题是高峰——平均功率比。这高地表铺面力量传输功率放大器有一个大退下为了确保信号的线性放大,从而大幅度减少放大器的效率。 |
| 最近,研究人员提出各种方法来减少地表铺面包括压缩[1],剪裁,非线性压缩变换[2、3],选择映射(SLM)[4],[5]阿达玛变换、DCT [6]。大量地表铺面对应于一个高概率的OFDM信号经过功率放大器时剪的发射机。剪裁减少了信号功率,但可耻的比特误码率(BER)性能,导致非线性光谱传播等现象。光谱扩散导致退化的频谱效率。 |
| 在本文中,我们研究了OFDM系统的性能通过使用线性编码技术,如低密度奇偶校验(LDPC)码和卷积编码。在这方面,我们提出一个简单的LDPC编码器的设计工作与新coding-based地表铺面减少技术更好的系统性能。此外,这种方法,设计比较准循环LDPC编码器和卷积编码方案。审查工作已经与一些地表铺面还原技术,如选择性映射(SLM)和部分传输序列(PTS)。一些方法基于采用冗余设计,如编码[7],[8],选择性映射与显式或隐式信息[9],[10],或音调预订[11][12]。减少对地表铺面使用冗余的一个明显的影响是减少传输速率。减少地表铺面也可能通过使用扩展信号星座,如基调注入[11],或multi-amplitude CPM。缺点是增加力量和相关实现的复杂性。一个简单的地表铺面还原法可以通过剪切时域OFDM信号。 |
| OFDM有几个显著优于传统的串行通信,能够支持高数据速率等宽的覆盖范围,健壮性,多径衰落和信道均衡更简化。因为这些优点,OFDM采用有线和无线应用近年来(雷蒙1998;东东和普拉萨德2000;萨尔茨伯格1998;Juntti等人。2005)包括无线网络(IEEE 802.11)。OFDM的主要缺点是它的高地表铺面扭曲了信号如果发射机包含非线性组件功率放大器和原因等一些缺陷如光谱扩散,inter-modulation,改变信号星座(Nee和普拉萨德2000;吴和邹1995)。因此,平均信号功率必须保持低为了防止发射器放大器等电路限制。减少地表铺面允许更高的平均功率传输一个固定的峰值功率,改善整体接收机的信噪比。在文献中有许多解决方案来减少地表铺面的OFDM信号的影响,如戈利序列,循环编码、剪辑和过滤、选择性映射; and multiple signal representation techniques (Wunder 2004; Han and Lee 2005; Tarokh and Jafarkhani 2000; Tellado 1999; Krongold and Jones 2003; Jiang and Zhu 2004). |
| 本文组织如下。在第二部分中,给出了OFDM的一些关于地表铺面的基本问题。第三部分描述了地表铺面还原技术。第四节给出结论。 |
地表铺面OFDM系统中 |
| 正交频分复用(OFDM)已经广泛采用了高数据率传输目的由于其优异的性能,如鲁棒性频率选择性衰落信道和高频谱效率。它的成功是由于各种因素尤其是多个正交的航空公司,然而,作为输出多个运营商的叠加,瞬时功率输出大大增加即远高于平均输出功率时这些运营商的阶段一样,是俗称Peak-to-Average——功率比 |
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地表铺面还原技术 |
| LDPC码最近收到了很多的关注通信行业因其优异的errorcorrecting性能以及具有高度并行的译码算法即使发达国家半个世纪以前。2003年,LDPC码打六个选择涡轮码成为错误校正码在第二代卫星数字电视的传播和标准已经提出了新一代数字地面电视标准。 |
| 在设计LDPC码以下设计属性应该观察到为了获得好的代码性能;第一个代码应该足够长,性能改善与代码长度。第二,几个小周期代码bipartitegraph因为太多会严重降低纠错性能。最后,使用精心设计LDPC码和不规则节点度分布明显优于常规的。它已经认识到编码器/解码器设计的传统方法(首先构造一个代码专门优化纠错性能,然后实现的编码器和译码器代码)并不适用于LDPC编码系统实现。因此,联合编码设计已经成为最近的关键工作(曼苏尔和Shanbhag 2003;曼苏尔和Shanbhag2003; ChenandHocevar 2003;张和Parhi 2004;尼克里奇和Anantharam 2002)。然而,两个挑战仍然悬而未解:(1)减少复杂性和有效的VLSI架构设计LDPC编码器在很大程度上仍未知; (2) Given the desired node degree distribution, no systematic method has ever been proposed to construct the code for hardware implementation. In this paper, an LDPC code design is proposed to help in simplifying the hardware design. From the work by Urbanke and Richardson (Richardson and Urbanke 2001), it can be seen that the encoding complexity could be reduced significantly by using a criteria based on back-substitution once the parity check matrix has been changed into an upper matrix. On the other hand, despite the parity check matrix is approximate upper matrix the back-substitution operation is highly reused. This drawback mitigated in (Zhang and Parhi 2004) (where the back substitution operation is replaced by a few matrix-vector multiplications. |
| LDPC编码的mimo - ofdm系统性能的技术改进 |
| LDPC编码器用于降低OFDM地表铺面的问题。这提出了线性编码技术利用LDPC编码器减少地表铺面比之前减少地表铺面与过滤技术,如剪切扩展而且LDPC码的性能在OFDM符号传播比BCH和Turbo编码。 |
| 上面的图描述了MIMO-OFDM-based线性编码系统。如图1所示输入数据将经过编码阶段因此k信息数据块编码的速率r = k / n代码。之后,n编码比特将调制调制符号形式。这里的调制方案选择QAM星座。因此,QAM调制符号形成块(n / log2) |Ω| QAM符号和相移键控。然后形成一个OFDM符号N-point传输线使用阶段即每个OFDM符号是由Nsub运营商。传输线后阶段每个OFDM符号将由提出技术处理两种不同传播比率l, 2和3的最后阶段是MIMO块;在这个块处理信号会通过发射机天线传播。 |
| 减少地表铺面时通过一系列的阶段。每个符号通过地表铺面还原方法和流程设计,以便复制的符号是通过编码技术和地表铺面的块的最小值将被选中。之后的方法来减少地表铺面如下 |
| 阶段1:每个OFDM符号被删除和警卫间隔。计算地表铺面的OFDM符号,如果低于某一阈值,它是通过摘要编码器,它将直接通过天线否则传播;它将通过减少技术。然后通过OFDM符号编码技术之后,它会传播。这是由于线性编码技术和他们使用的编码技术提高符号在时间域。符号也可以认为是根据传播的速度传播。因此,它可以使我们有更大的机会正在查看每个符号地表铺面值最低。 |
| 阶段2:传播符号将被分为随着天线数量的相同数量的块。每一块都有相同的时间与原始的象征。ThePAPR每个符号计算,最低的块地表铺面将被选中。卫兵区间将被添加到所选的符号,并将结合原来的OFDM信号。因此,检查每个符号和由此产生的OFDM信号将包括所有地表铺面最低的象征。最后将通过天线OFDM信号。 |
| 而不是使用的传输线是根据天线的数量,mimo - OFDM系统实现的方式,只有一个传输线,然后每个OFDM符号的除法在地表铺面进行了还原法,输出生产相同数量的街区随着天线数量的。这减少了复杂性的发射机。发生的框图图1显示了如何减少地表铺面每个OFDM信号的象征。发生传播,每个符号的OFDM信号在被选为最低的地表铺面的块将通过一个天线传播和块的其余部分将通过另一个天线传播。这有助于恢复原始数据的情况下的数据通过任何天线损坏 |
建设LDPC编码器 |
| 对于一个有效encoder-decoder实现,奇偶校验矩阵的近似。和是一块结构化矩阵。有两个主要限制在构建一个好的LDPC码:一种近似上三角矩阵与小差距,g,尽可能和块结构化矩阵特性。从观察在解决这些限制,与高度不规则的LDPC码变量节点往往比那些有更快的收敛程度低。因此,用一个有限数目的解码迭代,并不是所有的小周期两偶图的代码同样有害。换句话说,那些通过更多的小周期低度变量节点降解性能比其他的更严重的不。因此,它是直观的,小周期应该阻止传递太多的低度变量节点。 |
| 每个块的大小矩阵是bxb,奇偶校验矩阵的大小是p1xp2, p1 = mb和p2 = nb (m和n定义奇偶校验矩阵的大小)g =γbγ在哪里总没有块g子矩阵。行和列的重量分布是{wr1 wr2,…。,wrn}和{wc1 wc2,…。,wcn} wriand wcj代表我的体重——thblock行和j列,分别。这个参数的输出将提供的组件p1xp2奇偶校验矩阵h .这个矩阵将一个单位矩阵的右循环移位或零矩阵。图中显示的一般情况下结构H矩阵。I1和I2单位矩阵相同大小和Z是一个零矩阵。另一块是最初设置为Null。 |
| 根据重量分布矩阵的行和列生成两组不同的重量分布: |
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| 与g = 2和信息向量等于1,0,0,0,0,0),因此代码字母= [S1, R1, R2] = [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0] |
仿真结果 |
| 仿真结果得到的实现在本节编码技术进行了分析。为了验证我们的分析提取技术,MATLAB仿真。模拟环境由anInput图像,编码率½,16 qam调制技术,传输线大小为128。以下参数已经使用了MATLAB仿真mimo - ofdm系统的减少地表铺面。 |
| 表没有1表明,减少地表铺面在20%到30%之间取得了在应用LDPC的技术比其他像卷积编码技术,涡轮编码等CCDF情节卷积等还原性能不同的编码技术,涡轮,和方法,如图4所示。 |
| 在图4中显示,减少地表铺面使用不同的编码技术和地表铺面价值已经从原来的价值明显减少5 dB卷积编码的情况下,3.2 dB的涡轮和2.2 dB的LDPC编码。 |
结论 |
| 本文介绍了不同类型的地表铺面还原技术。Low-Density-Parity校验(LDPC)编码器执行有效地减少地表铺面问题提出了OFDM。和1.5到2 dB减少地表铺面利用LDPC的观察。 |
表乍一看 |
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| 表1 |
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数据乍一看 |
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引用 |
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