信道编码的发展历程.ppt

LDPC码简介,信道编码的发展历程,Hamming码卷积码循环码、BCH码TCM(1982)Turbo码、Turbo-like码(1974,1993)LDPC码(1962,1996)空时码(70年代的传输分集、1996),2019/11/20,3,IntroductiontoLDPCcodes,LDPCcodes:aclassoflinearblockcodeswithlow-densityparity-checkmatrices.Descriptions:GenerationmatricesParity-checkmatricesTannergraphs,2019/11/20,4,IntroductiontoLDPCcodes,TannerGraph,1962年，Gallager的二元规则LDPC码:2.1974年,BCJR算法逐符号最大后验概率(MAP)译码1981年，Tanner图码1996年，Mackay和Neal在稀疏随机图上定义的LDPC码1996年，Sipser和Spielman的线性复杂度扩展图码6.1996年，Wiberg图包含隐含状态变量,Pearl置信传播快速傅立叶变换BCJR前向/后向算法VA算法LDPC码的大数判决算法开尔曼(Kalman)滤波器,空时码在未来无线通信中的应用,主要内容,空时码提出的背景空时码研究现状三种基本的空时编码技术空时码在3G中的应用工作简介,1空时码提出的背景-1,未来移动通信系统的目标,未来移动通信系统中的信道特点,支持更高容量高质量的语音和数据传输20Mbps,有更严重的码间干扰,有更大的多谱勒频移,通信终端在更高的移动速度下实现可靠传输,香农信息理论的限制,1空时码提出的背景-2,针对速率问题,针对抗衰落的问题,多址方式的变化：TDMA、FDMA、CDMA,信道编码技术主要利用时间分集,接收分集技术主要利用空间分集,调制方式的变化：高阶调制方式、OFDM,解决上述问题的常用方法单天线系统,1空时码提出的背景-3,针对速率问题,方式：采用多天线阵系统依据：多天线阵的信道容量理论,解决上述问题的一种新思路多天线阵系统,针对抗衰落的问题,空时编码技术同时利用时间分集和空间分集,2空时码研究现状-基本思想,图1接收天线等于发送天线空时系统的遍历信道容量,2空时码研究现状-基本思想,图2、空时编码系统示意图,2空时码研究现状-基本思想,拟解决的问题：在带宽有限的信道中实现信息的高速传输解决方法：a)利用空间传递冗余信息；b)利用多天线技术提供的并行信道传输信息带来的问题a)信道容量；b)发送信号设计；c)接收端信号检测,2.空时码研究现状,目前，STBC和LST(MIMO)已经被3Gpp协议采纳。,3三种基本的空时编码技术,分层空时码(LSTC,LayeredSpace-TimeCode)分组空时码(STBC,Space-TimeBlockCode)网格空时码(STTC,Space-TimeTrellisCode),3.1分层空时码编码算法,发展概况VLST、DLSTC(1996)ThreadedSTC(TSTC)(2001)ITNo.6WrappedSTC(WSTC)(2003)ITNo.6,3.1分层空时码编码算法,图3LSTC编码器示意图,3.1分层空时码译码算法,ZF算法性能最差，复杂度最低MMSE算法球包限算法ML算法性能最好，复杂度最大,3.1分层空时码优缺点,优点速率变化比较灵活速率随发送天线数线性增加缺点分集较小，可认为是一种空间复用技术结论与接近信道容量的二进制编码方式联合使用将是一种较好的应用方式。,3.2分组空时码,发展概况1基于正交设计原理的正交STBCAlmouti(1998)Tarokh(1998)Liang(2003)(m+1)/2m,其中n=2m-1或2m2准正交STBC(2001)以分集为代价换取速率3基于代数构造设计的非正交STBC(2002),3.2分组空时码编码算法,3.2分组空时码译码算法,3.2分组空时码优缺点,优点编译码简单获得满分集缺点速率损失无编码增益，可认为是一种分集技术,3.3网格空时码编码算法,发展概况STTCTarokh(1998)MTCMLin(2002)SOSTTCJafsrkhani(2003)优化成对错误概率距离谱特性,3.3网格空时码编码算法,图4、基于QPSK调制的4状态STTC编码器及对应状态转移图,3.3网格空时码译码算法,Viterbi译码算法适用于非级连系统MAP算法适用于级连系统,3.3网格空时码优缺点,优点能够获得编码增益，性能好可获得满分集缺点实现复杂度较大速率受限制,3.4三种编码方式比较,4空时码在3G中的应用,发展概况STBC的应用LSTC的应用,4空时码在3G中的应用STBC,图53G中STTD空时编码方式,4空时码在3G中的应用STBC,图63G中STTD应用方式语音业务,4空时码在3G中的应用HSDPA,Ant,图73G中HSDPA的解决方式之一传统解决方式,4空时码在3G中的应用HSDPA,图83G中HSDPA的解决方式之二STTD方式,4空时码在3G中的应用HSDPA,图93G中HSDPA的解决方式之三LSTC解决方案,4空时码在3G中的应用比较1,码片速率3.84Mchips/sec扩频因子32chips/Symbol谱效率4.5informationbits/Symbol扩频码数N=20速率(3.84/32)*4.5*20=10.8Mbps,图10.平坦衰落信道下的性能，传输速率10.8Mbps终端速度3km/hr,4空时码在3G中的应用比较1,4空时码在3G中的应用比较2,码片速率3.84Mchips/sec扩频因子32chips/Symbol扩频码数N=20速率(3.84/32)*20=2.4Mbps,(1,1)谱效率4.5informationbit/symbol(2,1)谱效率4.5informationbit/symbol(4,4)谱效率Q6informationbit/symbol(4,4)谱效率89informati