论文研究-Pure-OVTDM与shift-OVTDM串行级联性能研究 .pdf-资料库

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5 10 15 20 25 30 35 40 中国科技论文在线 Pure-OVTDM 与 shift-OVTDM 串行级联性 http://www.paper.edu.cn 能研究公培祝，李道本** （北京邮电大学信息与通信工程学院，北京 100876）摘要：传统信道符号传输是基于奈奎斯特准则，奈奎斯特准则的主要目的在于尽量不要在传输序列的不同传输符号之间引入干扰。Shift-OVTDM 是李道本教授为批判此准则而提出的一种新技术，它与以前的传输方案相比，每个传输符号的时间长度不发生变化，但是传输符号的传输时间间隔减小从而导致传输符号之间相互移位重叠从而得到编码约束关系，提高误码率性能，提高传输频谱效率的一种技术，由于这种技术在提高频谱效率的同时，移位重叠重数增加导致译码复杂度急剧上升，因而作者采用 Pure-OVTDM 与 shift-OVTDM 相配合，采用仿真探讨二者的最佳组合，同时进一步发展探讨了 Pure-OVTDM 与 Turbo 结构 shift-OVTDM 的性能。关键词：Pure-OVTDM；shift-OVTDM；串行级联中图分类号：TN911.7 Performance research of serial concatenated Pure-OVTDM and Shift-OVTDM Gong Peizhu, Li Daoben (Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876) Abstract: In this paper,traditional channel symbol transmission is based on Nyquist criterion, the main purpose of Nyquist criterion is try not to introduce interference between different transmission symbols. Shift-OVTDM is proposed by professor Daoben Li, compared with traditional transmission scheme, in Shift-OVTDM the time length of every transmitted symbol remains unchanged, while the transmission gap is closer, which introduces symbols interference and improves the spectral efficiency, while the shift overlap weight increase leads to sharp rise in decoding complexity. The main purpose of this paper is to match Pure-OVTDM with Shift-OVTDM to decrease the decoding complexity and simulates the property of Pure-OVTDM and Turbo-shift-OVTDM. Keywords: Pure-OVTDM; shift-OVTDM; serial concatenated 0 引言李道本教授提出的 OVTDM 是基于对那奎斯特准则的批判，奈奎斯特准则的传输是为了保持符号级传输，同时采用符号级的检测译码，采用符号级检测译码方式就是的符号最大传输速率受到限制，因而频谱效率就不能有效的提高，因而不能够满足当下无线通信中高传输速率的问题，而一旦突破基于奈奎斯特准则的符号级传输检测译码，转而采用序列级的检测译码就，就可以是传输的频谱效率得到有效提高，从而满足当下对于无线通信尤其是移动通信对于数据的高速传输的要求，这也是李道本教授所提出的 OVTDM[1][2]的基本依据，也就是序列级的传输检测译码。OVTDM 的序列级译码，采用的是 Viterbi 算法，以及 BCJR 算法，这些算法都是对所有存储器状态的遍历译码，因而 OVTDM 的重叠重数越高[3]，一方面可以使频谱效率得到大幅提升，另一方面由于存储器的增加导致译码复杂度也大幅提高，也就是说为了获得频谱效率上的提升，译码复杂度提高，时延增大。上述就是当前研究的主作者简介：公培祝，（1988-），男，硕士研究生，主要研究未来移动通信技术。通信联系人：李道本，（1939-），男，教授，主要研究未来移动通信。E-mail: lidaoben@vip.sohu.net - 1 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 45 要背景，为了降低译码的复杂度，本文作者采用 Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM[4][5]相结合的方式，来获得译码复杂度与译码准确度的一个折中。也就是说降低译码的复杂度同时确保译码准确度不大幅降低是作者的主要研究目的。 1 Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM 的原理所谓的 Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM 相配合指的是如下图所示的原理结构： ⊗ 1 ⊗ 2 M ⊗ 1 12k − ⊗ 1 ⊗ 2 M ⊗ 1 12k − ⊕ ⊕ ⊗ j ⊕ ∑ 图 1 Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM 串行级联的原理图 Fig.1 schematic diagram of serial concatenated Pure-OVTDM and Shift-OVTDM 数据流在做编码调制之前首先进行串并变换，进入 Pure-OVTDM 结构，做输入比特的映射然后再送入 Shift-OVTDM 做移位重叠[4]，Pure-OVTDM 的频谱效率为 1k ，Shift-OVTDM 结构重叠重数为 2k ，因而整个 Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM 的总频谱效率为 1 k ，从而改变以往提高频谱效率完全依靠 Shift-OVTDM 的结构[5][6]。 2 Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM 的仿真条件及频谱分配方式 2*k 下面的图表是 Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM 相配合进行仿真的条件图表. 表 1 仿真条件 Tab. 1 The simulation conditions Eb/N0 帧长最大仿真帧数信道频谱效率 10:2:30 1e3 1e4 AWGN M=6/8/10/12 下面为对上述条件图表中频谱效率分别为 6，8，10，12 的分配方案，其中频谱效率为 6 的结构中，分为两种情况：Pure-OVTDM 频谱效率为 2，Shift-OVTDM 频谱效率为 3；2， Pure-OVTDM 频谱效率为 3，Shift-OVTDM 频谱效率为 2.频谱效率为 8 的结构中分为两种情况：1，Pure-OVTDM 频谱效率为 2，Shift-OVTDM 频谱效率为 4；2，Pure-OVTDM 频谱效率为 4，Shift-OVTDM 频谱效率为 2。频谱效率为 10 的结构中分为两种情况：1，Pure-OVTDM - 2 - 50 55 60 65

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 70 频谱效率为 2，Shift-OVTDM 频谱效率为 5；2，Pure-OVTDM 频谱效率为 5，Shift-OVTDM 频谱效率为 2。频谱效率为 12 的结构中分为四种情况：1，Pure-OVTDM 频谱效率为 2， Shift-OVTDM 频谱效率为 6；2，Pure-OVTDM 频谱效率为 6，Shift-OVTDM 频谱效率为 2； 3，Pure-OVTDM 频谱效率为 3，Shift-OVTDM 频谱效率为 4；4，Pure-OVTDM 频谱效率为 4，Shift-OVTDM 频谱效率为 3[7]。 3 各种不同分配方案的性能对比下面各个图形为对四种不同频谱效率各自固定的情形下，对 Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM 各自频谱效率采取各种不同分配方案之下的性能仿真图。 75 图 2 频谱效率为 6 结构性能 Fig. 2 Performance of 6-spectral-efficiency structure - 3 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 图 3 频谱效率为 8 的结构性能 Fig. 3 Performance of 8-spectral-efficiency structure 80 图 4 频谱效率为 10 的结构性能 Fig. 4 Performance of 10-spectral-efficiency structure - 4 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 85 90 95 100 105 图 5 频谱效率为 12 结构性能 Fig. 5 Performance of 12-spectral-efficiency structure 小结：从上面四种不同频谱效率的仿真曲线中可以明显看出，在频谱效率固定的情形之下，尽管 Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM 有多种不同的配合方案，也就是说有不同的频谱效率分配方案，但是当 Pure-OVTDM 部分分担的频谱效率越小 Shift-OVTDM 部分分担的频谱效率越大时性能越好，相反在 Pure-OVTDM 部分分担的频谱效率越大时性能越差[8]。 4 结论本文给出了 Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM 相配合的原理图，同时给出了在 AWGN 信道中仿真的各种条件，由此得出四种不同频谱效率之下，Pure-OVTDM 与 Shift-OVTDM 的各种不同配合方案，并对四种不同频谱效率之下的所有组合方式作出了仿真，由仿真图性可以明显看出，相同频谱效率之下，Pure-OVTDM 分配的频谱效率越小，Shift-OVTDM 分配的频谱效率越高，性能越好，然而又不能使 Pure-OVTDM 分配的频谱效率过小，Pure-OVTDM 分配的频谱效率越小就意味着 Shift-OVTDM 分配的频谱效率越高，这样就不能够达到降低译码复杂度的初衷，因而应当适当降低 Pure-OVTDM 分配的频谱效率，设置为 2 最为合适，尽管从数值上看 2 并不大，但是在相同频谱效率之下 Shift-OVTDM 的寄存器数目却降为原来的一半，译码复杂度已经得到大幅度降低，因而是完全值得的。 [参考文献] (References) [1] Salamanca, L. Bayesian BCJR for channel equalization and decoding. Machine Learning for Signal Processing (MLSP), 2010 IEEE International Workshop on,2010,13(4),53-58 [2] Xiaofu Wu.On the BCJR algorithm for asynchronous physical-layer network coding[WCSP].Wireless Communications and Signal Processing (WCSP), 2011,12(5):1-4 [3] 李道本.信号的检测与估值理论.北京：科学出版社，2004 - 5 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn [4] David Tse，Pramod Viswanath.Fundamentals of Wireless Communication.Beijing:Posts & Telecom Press,2007 [5] 王键.超高频谱效率并行传输重叠码分复用系统若干关键技术研究[D].北京：北京邮电大学，2008. [6] 周寒冰.空时频域最大似然序列检测接受技术研究[D].北京：北京邮电大学，2007. [7] Chung, K.Irregular decoding.Communications,2012,12(7):1284-1290 [8] Yang Chun-ping,WangJian,Li Daoben.A serial concatenated scheme for OvCDM.Mobile Congress (GMC), 2011 Global,2011,13(2):1-4 repeat quaternary-accumulate (IRqA) codes and two-dimensional BCJR 110 115 - 6 -

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