采用LDPC编码的OFDM系统设计与仿真开题报告

 2020-02-18 06:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

在数字信号传输过程中,数据在信道中的传输会受到噪声的干扰。噪声对信号的干扰作用,其实质就是破坏了信号的内部结构,产生畸变从而造成信息的损失。为了使信号具有较强的抗噪声干扰的能力,需要对信号加以改造,使信号内部结构具有更强的规律性或相关性,以保证在噪声干扰下,信号的部分结构遭破坏时,仍能根据信号原有的内在规律性和相关性来发现错误,甚至纠正错误,恢复原来的信息。也就是利用增加的冗余来换取抗干扰性地提高。这就是抗干扰的基本思想,也是信道编码的宗旨。

进入21世纪以来,无线通信技术正在以前所未有的速度向前发展。随着用户对各种实时多媒体业务需求的增加和互联网技术的迅猛发展,可以预计未来的无线通信技术将会具有更高的信道传输速率,为用户提供更大的便利,其网络结构也将发生根本变化。为了支持更高的信息传输速率和更高的用户移动速度,在下一代的无线通信中必须采用频谱效率更高、抗多径干扰能力更强的新型传输技术。

ofdm是无线通信核心技术之一,它通过申并转换,将高速串行数据调制到n个正交子载波并行传输,从而将频率选择性衰落信道转变为并行的平坦衰落子通道,消除了多径通道所产生的码间干扰,降低了高速数据传输时接收端均衡器的复杂度,极大地提高了系统抗多径能力,同时,由于其各子载波正交,子通道频谱相互重迭,频带利用率是常规频分复用系统的2倍,具有较高的频带利用率。但是在通道衰落严重的传播环境下,ofdm系统的个别子载波容易完全被噪声湮没,这时整个系统的误码率性能主要由这些深度衰落的子载波决定。因此,ofdm系统必须与性能优异的纠错编码结合,才能保证整个系统性能,包括卷积码、rs码、turbo码在内的多种纠错编码都曾被应用在ofdm系统当中。目前,ldpc码的优良性能决定了ldpc编码与ofdm技术的结合是当前移动通信发展的必然趋势,利用ldpc码在ofdm子载波之间实现联合编码,可以有效对抗多径移动通道中深度衰落对载波信道某些特定频率的影响,极大地提高系统性能。

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2. 研究的基本内容与方案

低密度校验(ldpc)码为一种重要的线性分组码,基于稀疏校验矩阵所构造。最初是是由robert g.gallager于1962年提出。不幸的是,gallager的工作被人们忽视了约30年,直到berrou在1993年提出了turbo码。turbo码被发现在awgn信道中能取得非常接近香农极限的编码性能。1996年,mackay、spielman和wiberg几乎同时发现ldpc码也是一种高效率的编码。

正交频分复用技术的思想早在20世纪60年代就己经提出,但是由于当时的硬件实现难度很大所以没有受到关注。weinsten和ebert于1971年首次建议使用离散博立叶变换(dft)和离敞傅立叶逆变换(idft)来实现基带调制和解调。 目前,ofdm系统就是利用快速傅立叶变换(fft)和快速傅立叶逆变换(ifft)来对信息数据进行调制和解调。其后,数字信号处理技术(dsp)和超大规模集成电路(vlsi)的迅速发展,为并行高速调制解调技术提供了广泛的发展空间,使得该技术的实现复杂度和费用大大降低,更趋于实际使用。ofdm技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率,或者是为了改进对多载波的调制,它的特点是各子载波相互正交,使扩频调制后的频谱可以相互重迭,从而减小了子载波间的相互干扰。

目前,正交频分复用技术已经被广泛应用于广播式的音频、视频领域和民用通信系统中,主要的应用包括:非对称的数字用户环路(adsl)、etsi标准的数字音频广播(dab),数字视频广播(dvb),高清晰度电视(hdtv)等等。正是由于ofdm可以有效的消除信号多径传播所造成的isi现象,因此在移动通信领域中的运用也是大势所趋。1999 年ffe802.1通过了一个5ghz的无线局域网标准,其中采用ofdm调制技术并将其作为它的物理层标准.欧洲电信标准协会(etsi)的宽带射频搂入网的局域网标准也把ofdm定为它的标准调制技术。 现在,对于ofdm的研究十分积极,ofdm已经成为未来高速宽带无线通信的主导力量。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需理论基础。确定方案,完成开题报告。

第4-5周:熟悉掌握基本理论,完成英文资料的翻译,熟悉开发环境。

第6-9周:编程实现各算法,并进行仿真调试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 李平安,刘岚,,《现代数字通信—原理、系统及仿真》,电子工业出版社,2018.7.

[2] andrea goldsmith, wireless communications, (reprint edition with permission of cambridge university press), posts amp; telecom press, beijing, 2007.

[3] m. g. luby, m. mitzenmacher, m. a. shokrollahi, “improved low density parity-check codes using irregular graphs and belief propagation,” in proceedings of the ieee international symposium on information theory(isit), 1998, pp.117-121.

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