信道编码的发展历程PPT课件

Introduction to LDPC codes
• Tanner Graph
1 0 1 0 1 0 1 0
1
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0 1 1 0 0 1 1 0
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1
Fig1. Descriptiຫໍສະໝຸດ Baiduns of LDPC codes with Parity-check matrices and Tanner graphs
▪ 针对抗衰落的问题 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
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1 空时码提出的背景-3
▪解决上述问题的一种新思路——多天线阵系统 ▪ 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 ▪ 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
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LDPC codes: a class of linear block codes with lowdensity parity-check matrices.
Descriptions:
Generation matrices Parity-check matrices Tanner graphs
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3
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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
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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。
• 发展概况
VLST、DLSTC (1996)
↓
Threaded STC(TSTC) (2001) IT No.6
↓
Wrapped STC(WSTC) (2003) IT No.6
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3.1 分层空时码—编码算法
调制器1
空时
信道编码
调制器2
映射
调制器n
图3 LSTC编码器示意图
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天线1 天线2 天线n
6. 1996年，Wiberg图包含隐含状态变量
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5
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
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6
空时码在未来无线通信中的应用
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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
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1. 1962年，Gallager的二元规则LDPC码:
2. 2. 1974年, BCJR算法
3.
逐符号最大后验概率(MAP)译码
3. 1981年，Tanner图码
4. 1996年，Mackay和Neal在稀疏随机图上定 义的LDPC码
5. 1996年，Sipser和Spielman的线性复杂度 扩展图码
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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
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2 空时码研究现状-基本思想
图2、空时编码系统示意图
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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
LDPC 码简介
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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)
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Introduction to LDPC codes
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3.2 分组空时码—编码算法
ΡC2 xx12*
x2 x1*
x1
x
* 2
Ρ
3 C
x
* 3
2
x
* 3
2
x2
x1*
x
* 3
2
x
* 3
2
x3
2
x3
2
x1
x
* 1
x2
x
* 2
2
x1
x1*
x2
x
* 2
2
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3.2 分组空时码—译码算法
jm 1 r t11 ,jc t 12 ,jc t22 r t1 11 ,jc t2*2 ,jc t 1*2
• 工作简介
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1 空时码提出的背景-1
▪ 未来移动通信系统的目标 支持更高容量高质量的语音和数据传输 20Mbps 通信终端在更高的移动速度下实现可靠传输
▪ 未来移动通信系统中的信道特点 有更严重的码间干扰 有更大的多谱勒频移 ▪ 香农信息理论的限制
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1 空时码提出的背景-2
▪解决上述问题的常用方法—单天线系统 ▪ 针对速率问题 多址方式的变化：TDMA、FDMA、CDMA 调制方式的变化：高阶调制方式、OFDM
• 缺点 速率损失 无编码增益，可认为是一种分集技术
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3.3 网格空时码—编码算法
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
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2. 空时码研究现状
信道特性已知
LST 1996，Bell STBC 1998, AT&T STTC 1998, AT&T
信道特性未知
USTM 2000 Bell DSTM 2000 AT&T, 2001 Bell
目前，STBC和LST(MIMO) 已经被3Gpp协议采纳。
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3 三种基本的空时编码技术
• 分层空时码(LSTC, Layered Space-Time Code) • 分组空时码(STBC, Space-Time Block Code) • 网格空时码(STTC, Space-Time Trellis Code )
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3.1 分层空时码—编码算法
2
jm 1 r1j
* 1 ,j
r2 j *
2,j ct1
1m2 j 1i 1
i,j 2 ct12
2
mr1j
j 1
2 * ,jr2 j * 1 ,j ct2
m2 1j 1i 1
i,j 2 ct22
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3.2 分组空时码—优缺点
• 优点 编译码简单 获得满分集
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3.2 分组空时码
• 发展概况 1 基于正交设计原理的正交STBC Almouti(1998)
↓
Tarokh(1998)
↓
Liang(2003)(m+1)/2m, 其中n=2m-1或2m
2 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)
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