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OFDM系统中混合自动重传请求技术研究

作　者: 王广佳
导　师: 李鸿林
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 低密度奇偶校验码 正交频分复用 混合自动重传请求 星座重排 自适应交织
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着信息产业的高速发展以及各种新型业务的不断涌现,人们对于无线通信系统中数据传输速率和服务质量的要求越来越高。如何在既不增加系统带宽,又不降低数据传输速率的条件下,最大限度的提高系统的可靠性,已成为当今无线通信领域研究者们越来越关心的问题。正交频分复用(OFDM)技术是一种将高速数据流分配到多个正交的子载波上进行传输的技术,具有易于实现、抗多径干扰能力强、频谱利用率高等优点、被一致认为是下一代移动通信系统的必备技术之一。混合自动重传请求(HARQ)技术是一种高效的差错控制协议,其充分利用了自动重传请求(ARQ)和前向纠错(FEC)两者的优点,不仅可以具有较小的时延,而且能够有效提高系统吞吐量,因此受到越来越多的重视。本文的目标即设计适用于OFDM系统的HARQ方案,以此来实现通信系统可靠性和有效性的折中。本文首先深入研究了速率兼容低密度奇偶校验码的校验矩阵删除算法与扩展算法、基于OFDM系统信道估计的自适应交织技术,并对其进行了一定的改进、能够平均同一符号间各比特可靠性的星座重排技术等,基于系统的稳健性提出了OFDM系统下基于星座重排的一种新型PIR-HARQ方案,本方案通过自适应交织技术使重传信息获得频率分集增益的同时,由于重传的码字中含有新的冗余信息,因此在接收端与先前码字合并后会降低编码码率,从而获得译码增益。仿真分析表明该方案较其他HARQ方案在降低误码与时延、提高吞吐量方面有着明显的增益。然后本文重新研究了LDPC码的译码过程与非规则LDPC码存在译码非均等错误保护的特性,发现即使在译码失败的情况下,非规则LDPC码中度数较高的变量节点所对应的比特仍然有很高的正确译码概率。因此再次重传这些变量节点对应的比特,译码时其能提供的外信息不会有明显的增加,所以本文结合OFDM系统的子载波映射,提出一种改进的基于LDPC码度分布的HARQ方案,该方案中重传比特选择度数处于中间的变量节点。仿真分析表明该方案较重传度数最大的变量节点在误码率、时延和吞吐量方面都有明显的增益。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 移动通信的发展状况  10-11
  1.2 LDPC码的研究历程  11-12
  1.3 OFDM发展过程  12-13
  1.4 HARQ的发展历程  13
  1.5 论文的内容安排  13-15
第2章 OFDM系统的基本原理及其关键技术  15-23
  2.1 OFDM系统的基本原理  15-18
    2.1.1 OFDM系统基本模型  15-16
    2.1.2 保护间隔和循环前缀  16-18
  2.2 OFDM系统的关键技术  18-21
  2.3 基于块状导频的信道估计  21-22
    2.3.1 最小均方误差估计  21-22
    2.3.2 最小二乘估计  22
  2.4 本章小结  22-23
第3章 HARQ的重传机制和编码方案  23-32
  3.1 HARQ的基本类型  23-24
    3.1.1 Ⅰ型HARQ(HARQ-Ⅰ)  23
    3.1.2 Ⅱ型HARQ(HARQ-Ⅱ)  23-24
    3.1.3 Ⅲ型HARQ(HARQ-Ⅲ)  24
  3.2 LDPC码的编译码算法  24-31
    3.2.1 LDPC码的定义  24-25
    3.2.2 LDPC码的Tanner图表示及非正则LDPC码  25-27
    3.2.3 LDPC码校验矩阵的构造方法  27
    3.2.4 LDPC码的概率域译码  27-28
    3.2.5 LDPC码的对数域译码  28-29
    3.2.6 LDPC码仿真结果与分析  29-31
  3.3 本章小结  31-32
第4章 基于星座重排的新型自适应PIR-HARQ方案  32-50
  4.1 速率兼容低密度奇偶检验码构造方法(RC-LDPC)  32-35
    4.1.1 高码率LDPC码的构造算法  32-33
    4.1.2 低码率LDPC码的构造算法  33-35
  4.2 自适应交织  35-37
  4.3 星座重排  37-40
  4.4 一种新型的自适应PIR-HARQ方案  40-43
  4.5 仿真与分析  43-49
  4.6 本章小结  49-50
第5章 基于LDPC码度分布的子载波映射HARQ方案  50-61
  5.1 LDPC码的密度进化  50-53
    5.1.1 密度进化算法  50-52
    5.1.2 AWGN信道下的高斯近似  52
    5.1.3 非规则LDPC码参数的优化  52-53
  5.2 非规则LDPC码的不均等保护特性  53-55
  5.3 基于LDPC码度分布的子载波映射HARQ方案  55-57
  5.4 仿真与分析  57-60
  5.5 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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