淺析4G移動通信系統信道編碼方案

畢洪斌

（廣東公誠通信建設監理有限公司惠州分公司，廣東 惠州 516003）

在20世紀60年代，現代移動通信系統得到發展，而今在經過了長達一個多世紀的快速發展，移動通信技術得到更好的發展。隨著計算機技術的不斷發展，如何將計算機技術與通信網絡技術進行有機的結合，并使得人們在任何地方都能快速、有效、安全以及公平的進行通信。當2G還正在發展時，3G、B3G等已經處在發展的前沿，而其核心技術就是CDMA技術，之后4G移動通信技術將會被移動的新媒體推向更高的舞臺，它具備更為發達的信道寬帶。文章以下在4G移動通信系統特點的前提條件下，分析通信系統的信道編碼方案，希望發現具備科學性、合理性與可靠性的無線數據通信方案。

1 4G移動通信系統的介紹

在信息技術高速發展的21世紀，通信網絡技術的發展方式得到轉變，市場需求與用戶推動技術的發展替代了早期的設備制造商和運營商相主導的業務發展。該轉變形式使得當前正處于研發的4G移動通信系統必須具有幾點特征：

（1）在IP前提下的無線接續，并對Q0 S給予支持。

（2）支持多重模式以及對稱或非對稱業務模式。

（3）支持各個系統之間的無縫服務。

（4）支持數據的高速傳輸，也就是按照移動的速度對各種各樣的傳輸速度進行支持。

在4G移動通信系統中，將會使用很多的先進技術，提供更多的使用體驗給終端的使用者：

（1）使用軟件無線電技術，從而使全球的無縫漫游以及各個系統之間無縫業余的支持得以完成。

（2）使用正交頻分復用技術，使其與窄寬帶的干擾以及選擇性的頻率衰退進行有效的對抗，進而加強頻譜的使用概率。

（3）多輸入多輸出技術的使用，使得高數據速率得以完成，進而加強了傳輸的質量以及系統的容量。

（4）智能天線技術的使用，對交互干擾起到抑制的作用，從而保證所獲得信號的正確性與有效性。

（5）高性能接收機的使用，使得高速數據傳送得以完成。

2 關于4G移動通信系統信道編碼技術的相關研究

2.1 上行鏈路數據編碼方案的相關設計

使用Turbo碼對上行鏈路數據編碼方案進行設計。Turbo碼的推廣與創新，是在迭代譯碼思想以及最大后驗概率譯碼的算法等的前提下進行的。按照相同的理論，在分組碼上使用Turbo，這種情況被稱為分組Turbino碼。在信噪較低的高噪音環境中，分組碼的性能依然卓越，并且還具備極強的抗干擾功能以及抵抗衰落的能力，這能夠保證無線通信系統處在信道條件十分差的環境下，依然具備較大的使用潛能。

一般情況下，由拓展漢明碼、奇偶校驗碼或者是這兩者的組合形成分組Turbo碼，這樣能夠使譯碼更加的簡單化。其中拓展漢明碼就是指將偶校驗比特添加在漢明碼中的碼字最后，而奇偶校驗碼就是指將奇偶校驗位添加在每個分組信息的最后。在對上、下鏈路數據進行具體的編碼過程中，主要的實施步驟為：

（1）BTC編碼：就是依據信息位于校驗位的順序將所要傳輸的通信數據進行矩陣相乘，這也是乘積碼名字的來源。乘積碼中的兩個編碼器并無內外分別，編碼是依照不同的排列順序的一組信息元進行的，也就是先依照列編碼，之后依照行編碼，最終得到的碼字是一致的。乘積碼在傳送方式上也有很多種，例如依照對角線方式、列方式或者是行方式進行傳送。

（2）BTC碼的縮短：編碼器可以進行更寬范圍的碼率，這主要是由于其構造上具有一定的靈活性，所以在信道條件比較差的情況下，可以在保證寬帶的前提下使比特錯誤率得到下降。另外，多個信道系統能夠使用同一個譯碼器，當每個信道上使用不一樣的碼率。

在進行傳輸時，其單位為編碼塊，當對于特殊的碼率以及編碼方式而言，其編碼塊的尺寸就必須進行預訂。為了使其能夠與預訂的大小相符合，不但可以對分量碼進行選擇，還能夠采取Turbo碼縮短的方法。

（3）BTC碼的譯碼：在進行譯碼時，必須按照信息信息構成一個測試圖樣，且將其傳送給代數譯碼器。具體的譯碼過程的形成是：第一，選擇一個P值作為整數值，并且使k≥P，而k表示的是信息比特，一般情況下P值為3、4、5。對接到的比特進行硬判決處理，且求出P中可靠度最小的比特位置。第二，將全部的2P個中可能的比特排列代入到該位置中，從而獲得2P個的測試圖樣；第三，將所有的測試圖樣傳送到硬判決的譯碼器當中，從而得出候選碼字2P個，第四，在所得到的碼字中，選取一個最有可能的碼字并將其看做最后的譯碼結果。

2.2 下行鏈路數據編碼方案的相關設計

一般情況下，在設計下行鏈路數據的傳送編碼時，所使用的方法是循環移位矩陣形成H矩陣，這樣能夠生成QC-LDPC碼，且具備準循環屬性。因為下行鏈路數據在進行傳送的過程中，必須注意校驗點和傳送點之間存在的置信關系，因此筆者建議使用快速并行譯碼算法。該種方法中的各節點之間的信息傳遞的是置信信息或者是概率。比如從c點校驗點傳送到v點變量節點中的信息是取c點中的一些特殊的概率信息，這個信息的具體取值是在c點的觀察值以及與之相聯系的變量節點在上一次的迭代過程中傳送到c點上的置信信息。

結語

4G通信系統在技術上而言將會占據很多不相同的關鍵性技術，并且所用的技術都是WIMAX所使用，在不久的將來，在下一代網絡技術中，這兩者將可能有機的融合在一起。本文分析了4G移動通信信道的編碼，嘗試性的研究4G無線數據通信技術，希望使其信道編碼的有效性得到提升，并使其通信傳輸的可靠性得到有效加強。

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