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如何能在复杂多变的无线信道环境下对数据进行高速可靠的传输,成为通信业界学者研究的热点。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术与正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术相结合是提高频谱利用率、充分利用空间资源和对抗频率选择性衰落的一种有效方法。随着计算机运算速度的加快,LDPC码被众多学者重新认识,被认为是最接近Shannon极限的编码。如何将低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码应用到MIMO-OFDM系统中,并发挥各自特点,在提高频谱利用率和对抗频率选择性衰落的同时,降低系统的误码率,从而提高系统的性能是本文研究的重点。
本文分析了当前主流的MIMO-OFDM信号检测算法,并将LDPC码应用到MIMO-OFDM系统中,用EXIT(EXtrinsic Information Transfer)图对LDPC码进行优化设计,比较了在不同的信号检测算法下,经优化和未经优化设计的LDPC码的误码率。
首先阐述了OFDM技术和MIMO技术的原理,分析了各自的优点和缺点,阐述了将这两种技术结合的必要性。然后分析了MIMO系统的信道容量,比较了多种天线方案下的信道容量,并且简单介绍了当前几种主要的空时编码系统,比如空时网格码(STTC)、空时分组码(STBC)、分层空时系统(BLAST)最后总结了MIMO-OFDM技术的研究现状与发展方向。
接着论文介绍了LDPC码的规则码,并阐述了用Tanner图来表示LDPC码,分析了几种常用的编码方法,然后给出其快速编码方法,详细论述了消息传递译码算法,最后仿真这些译码算法,比较其性能。
接着分析了MIMO-OFDM系统的信号检测技术,并对这些算法进行计算机仿真,在此基础上,将球形译码算法和最优排序干扰抵消算法引进来,提出了一种新的译码算法——动态阈值分组算法,该算法能根据系统的要求,在大信噪比时降低系统的计算量,从而提高系统的运算速度,在小信噪比时降低误码率,保证数据正确输出。
最后搭建基于LDPC编码的MIMO-OFDM系统实验平台,采用EXIT图对LDPC码进行优化设计,在此基础上结合前面算法进行系统仿真,比较了优化前后的性能,得出了采用EXIT图对LDPC码进行优化设计的必要性的结论。