多用户分块马尔可夫叠加编码的研究

作     者：张德有 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张乃通

授予年度：2014年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070104[理学-应用数学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0701[理学-数学] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：多用户 分块马尔可夫编码 迭代译码 加窗迭代译码 误码率 

摘      要：针对多用户中继信道，为了提高系统的抗噪声性能，本文提出了分块马尔可夫叠加编码(Block Markov Superposition Encoding, BMSE)。不失一般性，本文假定用户UE与中继AP之间可以相互无误地交换信息。用户首先将各自的信息发送到AP，然后再由AP转发到基站BS。通过对用户进行调度，可以在AP不同时刻的发送信息之间引入马尔可夫性，进而达到改善误码率的目的。 为了说明多用户分块马尔可夫叠加编码的可行性，本文首先介绍了BMSE两种可能的应用场景，D2D和基站协作。以两个用户为例，首先给出了此时BMSE的编码过程，并结合传统单中继信道和Shannon信息论的相关论述，给出了BMSE的可行性证明。然后将对BMSE的研究进一步深化，给出了BMSE的生成矩阵和校验矩阵。另外，为了描述BMSE的译码算法，本文还引入了系统的因子图表示方法。利用因子图，本文给出了BMSE的“前向-后向迭代译码方法，并通过仿真给出BMSE的性能。为了说明BMSE抵抗衰落的能力，本文还比较了快衰落和慢衰落两种不同的衰落环境下BMSE误码率性能的变化情况。 接着，本文将对两个用户BMSE编码的研究推广到多个用户的情形，分析了多用户的BMSE编码过程，与两个用户相比，多个用户的情况更加复杂。当参与编码的用户增加以后，“前向-后向迭代译码的延迟会很长，为了解决译码延迟增大的问题，本文还提出了一种加窗迭代译码方法，并通过仿真证明了这种算法的有效性。在文章的最后，通过引入MAP译码和Genie-Aided译码，本文还给出了BMSE编码的误码率的一个下界。