半雙工譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼信道下的空間耦合RA碼設(shè)計

劉 洋,李進(jìn)達(dá),王 斌,張育芝

(西安科技大學(xué) a.通信與信息工程學(xué)院;b.西安市網(wǎng)絡(luò)融合通信重點實驗室,西安710054)

0 引 言

協(xié)作通信技術(shù)可以提高無線通信鏈路的可靠性,能充分利用網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點資源來幫助有通信需求的節(jié)點進(jìn)行高速可靠的無線通信。經(jīng)典的三節(jié)點中繼網(wǎng)絡(luò)是指具有一個源節(jié)點(S)、一個中繼節(jié)點(R)與一個目的節(jié)點(D)的結(jié)構(gòu)式網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)中繼協(xié)作協(xié)議的不同,主要分為放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify-and-Forward,AF)協(xié)議、譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(Decode-and-Forward,DF)協(xié)議以及計算轉(zhuǎn)發(fā)(Compute-and-Forward,CAF)協(xié)議等,其中DF協(xié)議因被證明可以達(dá)到退化中繼信道的容量限而被廣泛采用。如何在DF協(xié)議下設(shè)計有效的編碼方案逼近中繼信道的容量限一直是該領(lǐng)域的研究熱點。

近年來,空間耦合低密度奇偶校驗(Spatially Coupled Low Density Parity Check,SC-LDPC)碼因其在次最優(yōu)的置信傳播(Belief Propagation,BP)譯碼算法下能夠達(dá)到最優(yōu)的最大后驗概率(Maximum a Posterior,MAP)譯碼性能而引起了廣泛關(guān)注[1]。SC-LDPC碼的研究開辟了一條可證明可達(dá)容量限碼的新途徑,其在多用戶通信系統(tǒng)的應(yīng)用也成為了一個研究熱點。針對單源單中繼的三節(jié)點中繼信道,Uchikawa等人[2]研究了基于原模圖的SC-LDPC碼和空間耦合MN碼的性能,指出基于原模圖的SC-LDPC碼特別是空間耦合MN碼的BP閾值可逼近于三節(jié)點刪除中繼信道的容量限。Si 等人[3]構(gòu)造了一種雙層刪余LDPC卷積碼和雙層延長LDPC卷積碼,對于二進(jìn)制刪除中繼信道,證明了所提出的編碼結(jié)構(gòu)在已知信道條件的情況下能夠滿足源到中繼鏈路和源到目的鏈路的容量要求。同時,該碼通過譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼實現(xiàn)了盡可能高的傳輸速率。……