LDPC编码的BICM迭代系统中的映射方案研究

迭代BICM(BICM-ID)系统的性能与调制星座符号的映射方式有关,本文利用EXIT图的方法,分析了各种星座符号映射方案对LDPC编码的BICM-ID系统性能的影响.分析表明,已有的卷积码编码的BICM-ID系统的映射方式的优化设计准则不再适用于LDPC编码的BICM-ID系统,应按照迭代系统的EXIT特性曲线相匹配的原则,将映射的优化和码字的特点联合起来考虑.计算机仿真验证了这个结论.     

一种用于BICM-ID系统的新颖8APSK映射方案

为了能够通过高阶调制信号增加信道容量,提高编码增益和频谱效率,对8阶振幅移相键控(APSK)星座映射方案进行优化.基于欧氏距离设计准则提出一种新颖(2,6)-scheme 8APSK映射方案,并应用于联合准循环构造法构造的低密度奇偶校验(LDPC)(4599,4307)码的比特交织编码调制迭代译码(BICM-ID)系统中.信道容量仿真表明,所提方案在高、低信噪比区域都具有非常优越的互信息性能.误码率(BER)性能仿真表明,在BER为10-7时,联合LDPC(4599,4307)码的(2,6)-scheme 8APSK映射方案较(4,4)-scheme 8APSK映射方案、8PSK调制的格雷(Gray)映射、集分割(SP)映射、半集分割(SSP)映射分别提高了约0.45 dB、1.10 dB、1.62 dB、2.13 dB的编码增益.外附信息转移(EXIT)图仿真说明,所提方案能够更早地打开译码通道,从而更早地通过迭代来实现无错译码.     

基于LDPC码的BICM系统性能分析

低密度校验码(LDPC)由于其编码增益高、译码速度快、性能接近香农限的优点,目前得到学术界的广泛关注.文中简单介绍了LDPC码及其译码算法,在此基础上结合比特交织编码调制(BICM)系统,并在算法上作出了相应改进.仿真结果表明,在高斯信道、充分交织瑞利信道、相关瑞利衰落信道下,此算法正确有效.     

基于LDPC码的BICM系统性能分析和改进

将低密度奇偶校验码(LDPC)与比特交织编码调制(BICM)技术相结合,分别给出了不同码长LDPC码在16QAM调制方式下AWGN信道中的性能,并针对不同星座点对比特保护能力的差异,提出了一种有效的内置交织编码算法,即首先对LDPC编码后的码字进行相应的内置交织变换,然后将LDPC码中的信息位调制到星座点中保护能力强的比特位上,在译码端进行相应的矩阵变换译码,计算机仿真结果表明,新方案在信噪比较低时优于传统的16QAM调制方案。     

基于重复累积码的BICM系统译码算法

重复累积码(RA)由于其编译码复杂度低、性能接近香农限的优点,目前得到学术界的广泛关注。文中研究了RA码及其译码算法,并将其应用于比特交织编码调制(BICM)系统。针对低信噪比下基于RA码的编码调制系统误码率较高的问题,提出了一种改进算法,该算法通过在解调器和译码器之间引入迭代处理,利用译码器输出的外信息改善解映射结果,从而降低了系统误码率。仿真结果表明,在加性高斯白噪声(AWGN)信道、瑞利(Rayleigh)衰落信道下,BICM系统使用迭代的译码算法与原算法相比,误码性能有较明显提高。     

LDPC编码的空时BICM系统中的一种优化设计方案

本文基于外附信息转移(EXIT)图的系统优化设计思想,提出了一种级联预编码器的低密度奇偶校验码(LDPC)编码的空时比特交织编码调制(BICM-MIMO)系统设计方案.该方案在调制器的前端级联一个码率为1的累加器作为预编码器,在相邻的比特之间引入相关性,从而使得联合检测器的EXIT曲线发生变化,与空时MIMO系统下优化LDPC码的译码器EXIT曲线相匹配,并使两条曲线相交于EXIT图的右上角.和已有系统设计方案相比,该方案可提高系统的译码性能并能降低误码的错误平层(error floor).     

适用于BICM-ID系统的星座成形方法

结合几何成形与概率成形的思想,提出了一种适用于比特交织编码调制系统的星座成形映射方法。该方法基于实用信号星座,通过不使用部分能量较大的信号点并利用多对一的映射关系,使发送信号逼近最佳输入概率分布。利用解调器和译码器之间的迭代译码,该方法可方便地获得成形增益。基于容量和外信息转移图分析,给出了信号星座和信号到符号映射的优化方法。理论分析和仿真结果表明,在高斯白噪声信道和独立Rayleigh衰落信道下,该映射方法利用大信号星座在采用迭代译码的比特交织编码调制系统中均能取得优于传统Gray映射的误码性能,且随着调制阶数的增大可进一步提高成形增益。     

基于LDPC乘积码的BICM-ID方案性能分析

提出一种采用LDPC乘积码和BICM-ID相结合的编码调制技术.该方案编码采用LDPC乘积码,译码可以采取三个迭代过程:在解调器和译码器之间迭代,LDPC乘积码的分量码之间迭代,以及分量码内部迭代.因此采取合理的迭代译码策略,可以提高的译码效率.仿真结果显示,该方案在AWGN信道和Rayleigh信道条件下,与数字电视地面多媒体广播DTMB采用的编码调制方案相比具有更好的误比特性能.     

BICM在差分跳频系统中的应用

将比特交织编码调制(BICM)技术应用于差分跳频(DFH)通信系统,在加性白高斯噪声(AwGN)信道及频率非选择性瑞利慢衰落信道下,对采用无迭代译码及迭代译码的系统比特误码率(BER)上界进行了理论推导及数值仿真验证,并与传统的差分跳频系统的性能进行了比较.其数值仿真结果表明:采用BICM技术的差分跳频系统,可以在不增加跳频带宽及译码复杂度的情况下,利用最优卷积码增大了其G函数网格图的最小自由距离.同时对于可用频率数为16的无迭代译码BICM/DFH,当BER为10-1时,在瑞利信道下相对于CHESS系统而言,其性能改善可达6dB.若采用迭代译码,则当BER为10-1时,其性能相对于无迭代译码可进一步改善3,dB.     

基于BICM的高效编码协作方案及性能分析

 提出一种基于比特交织编码调制(BICM)的高效编码协作(CC)方案,该方案中协作用户编码比特分为两帧,每一帧都通过BICM调制发送,通过结合比特交织器满足高阶调制星座符号的不同比特经历的衰落独立。一方面,论文分析了该协作方案在不同信道下的成对错误概率,并进一步推导了错误比特概率上界。理论分析以及仿真结果都表明：准静态衰落信道下,基于BICM的高谱效率编码协作方案仍然可以获得完全分集;而快衰落信道下,编码协作没有分集。另一方面,论文针对提出CC方案中映射方式以及交织器的设计进行研究,得出GRAY映射仍然是协作用户采用的最佳映射,且两帧的交织器不同更利于提高性能。     

采用预判决信息的LDPC码编码调制方案性能研究

低密度奇偶校验(LDPC)码是Turbo码以外另一种性能接近香农限的好码.本文将LDPC码与比特交织编码调制(BICM)相结合,首先给出了在不使用传统解调器与译码器之间迭代的情况下8PSK调制方案在AWGN信道和Rayleigh衰落信道中的性能(简称为无迭代方案).然后提出了一种新的接收端解决方案:首先对接收符号进行预判决,判决信息被用来调整解调器,从而在一定程度上弥补了不使用解调器与译码器之间迭代所造成的性能损失,并且相对于无迭代方案接收端复杂度几乎没有变化,但性能却有所提高.这说明原有比特度量产生方法并不是最佳的,该文使用预判决信息的方案给出了一个改善的思路.通过仿真结果可以得到结论:使用本文所提出的方案在AWGN信道和Rayleigh衰落信道中都可以在不增加复杂度的情况下提高性能.     

LDPC码EXIT曲线图分析方法研究

EXIT曲线图是ten Brink发明的分析迭代和积译码收敛性能的有效工具。在描述了LDPC码迭代译码器结构基础上,详细地推导和研究了在AWGN信道中EXIT曲线图性能分析方法的计算方法。利用此方法确定了多种度分布LDPC码的收敛门限,并与利用高斯近似和密度进化得到的仿真结果进行比较分析,探讨EXIT曲线图的优点和进一步应用前景。     

基于EXIT图分析的BICM-ID系统SNR估计失配研究

研究了基于LDPC码的BICM-ID系统中,信道的SNR估计失配对于接收机性能的影响.提出了采用EX-IT图的分析方法,比较SNR过估计和欠估计对于解调器以及LDPC码译码器性能的影响,该方法不需要BER性能的仿真,简单直观.仿真结果表明不管是对于解调器还是LDPC码译码器,SNR过估计的影响相对较大,而欠估计则对性能的影响较小.     

基于EXIT Chart的码率兼容LDPC码的构造

提出了一种码率兼容LDPC(Rate-Compatible LDPC,以下简称RC-LDPC)码的构造方法.通过该方法构造所得到的一个高码率LDPC码的校验矩阵(H矩阵)中所包含的其它低码率LDPC码的度分布对都是通过码率兼容约束EXIT Chart优化得到.仿真结果表明这样优化得到的各个码率的LDPC码性能与采用普通的最优约束EXIT Chart优化所得到的LDPC码的性能接近.     

Design of LDPC-coded BICM using a semi-Gaussian approximation

This paper investigates analysis and design of Low-Density Parity-Check （LDPC） coded Bit Interleaved Coded Modulation （BICM） over Additive White Gaussian Noise （AWGN） channel. It focuses on Gray-labeled 8-ary Phase-Shift-Keying （8PSK） modulation and employs a Maximum A Posteriori （MAP） symbol-to-bit metric calculator at the receiver. An equivalent model of a BICM communication channel with ideal interleaving is presented. The probability distribution function of log-likelihood ratio messages from the MAP receiver can be approximated by a mixture of symmetric Gaussian densities. As a result semi-Gaussian approximation can be used to analyze the decoder. Extrinsic information transfer charts are employed to describe the convergence behavior of LDPC decoder. The design of irregular LDPC codes reduces to a linear programming problem on two-dimensional variable edge-degree distribution. This method allows irregular code design in a wider range of rates without any limit on the maximum node degree and can be used to design irregular codes having rates varying from 0.5275 to 0.9099. The designed convergence thresholds are only a few tenths, even a few hundredths of a decibel from the capacity limits. It is shown by Monte Carlo simulations that, when the block length is 30,000, these codes operate about 0.62-0.75 dB from the capacity limit at a bit error rate of 10s.     

LDPC调制系统中迭代解调解码信息的线性优化

在中短码长低密度奇偶校验（LDPC）码编码的比特交织编码调制系统（BICM）中,由二分图短圈导致的置信传播（BP）解码器输出外附信息之间的相关性是降低迭代解调/解码性能的主要原因,因此有必要对解码器输出外附对数似然比（LLR）信息进行优化。针对该问题,提出了一种简单有效的LLR线性优化算法。该算法首先基于匹配LLR值应满足的连续性条件,并结合BP解码器输出外附LLR信息的统计特性,对解码器输出LLR信息的条件概率密度函数（PDF）的计算进行简化,推导出了乘性优化因子,据此对解码器输出外附信息进行线性优化。仿真结果表明,与未优化方案相比,对于(504,252) LDPC 码编码的BICM系统,所提优化算法可获得0.6~0.8 dB 的信噪比增益;和推广互信息（GMI）优化方法相比,两者的误码性能接近,所提算法仅差0.1 dB,且具有更小的运算复杂度。     

高容量微波传输系统中调制编码方案设计与分析

针对高容量微波传输系统中数据传输速率快、频带受限、传输时延小等特点,采用基于低密度奇偶校验(LDPC)码的比特交织编码调制(BICM)系统模型,设计了适合于高容量微波传输系统中的几种调制编码方案(MCS),并对设计的调制编码方案进行了性能仿真与分析,且与RS码编码调制系统进行了性能仿真对比与分析.仿真结果表明,LDPC码编码调制系统具有非常优异的性能.     

纠删信道中LDPC码EXIT曲线匹配设计

基于单栓码和重复码EXIT图面积特性的分析,介绍了在二元纠删信道中,采用EXIT曲线匹配设计LDPC码度分布序列的最佳性:当内外码的EXIT曲线完全匹配时,所设计的度分布序列对应的速率能够达到信道容量;而当内外码EXIT曲线之间有间隔时,所设计的度分布序列对应的速率严格小于信道容量,并且间隔面积越大,所损失的速率越大.