無線通信系統(tǒng)中無速率碼的編譯碼技術與應用研究.pdf

1、隨著無線通信技術的飛速發(fā)展，高效而又可靠地數(shù)據(jù)傳輸技術受到了越來越多的重視和關注。面對當前越來越復雜的通信環(huán)境，很多情況下發(fā)射機難以預先獲知準確的信道狀態(tài)信息。如何在不知道準確的信道狀態(tài)信息的情況下，自適應的選擇合適的碼率對數(shù)據(jù)傳輸進行保護?無速率碼為我們提供了一種解決問題的新思路。無速率碼具有碼率自適應信道狀態(tài)傳輸?shù)奶攸c，且在傳輸過程中發(fā)送端不需要接收端的反饋，是一種高效、可靠的差錯控制技術，為研究與設計具有自適應特性的、高效、可靠的

2、多用戶無線通信網(wǎng)絡提供了一種新的方向。本文主要從無速率碼的編譯碼技術及其在無線通信中的應用等方面展開深入研究，概括如下：
　　 研究了適用于噪聲信道的無速率碼的編碼結構及譯碼算法。在對編碼結構的研究中，首先分析了類似LT碼的無速率編碼結構應用在噪聲信道下所產生的問題，指出產生差錯平臺問題的關鍵在于存在著度數(shù)為1的編碼節(jié)點直接與噪聲信道相連。然后區(qū)別于現(xiàn)有的類似Raptor碼的級聯(lián)編碼結構，設計了一種利用累加器消除度數(shù)1的編碼節(jié)點

3、的無速率編碼結構，命名為AR(Accumulate Rateless)碼。具有線性編譯碼復雜度的AR碼不僅結構簡單，還有效解決了差錯平臺問題，且性能可以逼近采用級聯(lián)結構的Raptor碼。在對譯碼方法的研究中，以當前應用最為廣泛的Raptor碼的譯碼為例，首先總結了無速率碼的譯碼特點分析了現(xiàn)有譯碼方法的不足，并結合無速率碼的譯碼特點，提出了串行存儲置信度傳播算法。然后利用高斯近似密度進化理論進行分析，證明了其所需迭代次數(shù)更少，且通過對比串

4、行譯碼算法和并行譯碼算法在每一輪迭代中的計算復雜度，證明了其在不降低誤比特率性能的基礎上，具有更低的譯碼復雜度。
　　 研究了利用無速率編碼與多接入技術相結合的問題，提出了一種新的分布式多接入技術：無速率編碼多接入技術。在無速率編碼多接入系統(tǒng)中，各接入用戶發(fā)射機的行動模式是相同的，且在傳輸過程中無需相互協(xié)調，具有與ALOHA技術相似的簡便性。首先，我們研究了在刪除信道下無速率編碼多接入的最大吞吐率問題。為達到系統(tǒng)吞吐率性能最佳，

5、每個接入用戶的接入概率由各自的控制器進行控制。分析表明，每個用戶的最優(yōu)接入概率與接入系統(tǒng)的總用戶數(shù)有關。仿真結果顯示，做為一種分布式隨機接入技術，無速率編碼多接入可以取得極佳的系統(tǒng)吞吐率性能。接下來，我們研究了在噪聲信道下無速率編碼多接入的傳輸與譯碼恢復問題。各用戶無速率編碼構造的隨機性，為用戶消息的區(qū)分提供了天然保證。公共接收機采用迭代譯碼與干擾抵消技術，可以有效克服各用戶之間的干擾。在仿真中，我們與IDMA技術進行了對比，驗證了無速

6、率編碼多接入技術的良好性能。無速率編碼多接入技術，以其協(xié)議的簡便性與良好的吞吐率性能，在發(fā)射機無法預知信道狀態(tài)的分布式系統(tǒng)中擁有很強的競爭力。
　　 進一步研究了無速率多用戶接入問題，提出了一種新的分布式隨機多接入技術：非編碼無速率多接入技術。我們將多接入問題中的每個獨立的用戶數(shù)據(jù)看作一個整體，將接收端的用戶分離問題看作是一個分布式聯(lián)合譯碼的問題。我們將用戶信號的空間疊加看作是一種無限域信號編碼，提出了相應的譯碼方法，并提出利用