DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347019110037
Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ по подписке
Схема Тэннера для кода LDPC

Поэлементная и совместная оптимизация прекодера max-dmin для систем MIMO с LDPC кодированием и QAM-модуляцией

С. Махи, А. Буача

Аннотация


Технология MIMO не только дает возможность разнесения и увеличение пропускной способности, но также обеспечивает более высокую спектральную эффективность и значительную надежность линии связи по сравнению с системами SISO. В настоящее время разработано множество методов, использующих свойство разнесения, получаемое с помощью систем со множеством антенн, такие как код Аламути и пространственное мультиплексирование, которое не требует информации о статусе канала на передающей стороне Tx-CSI (transmitter channel status information). Другие методы оптимизации распределения мощности, известные как прекодирование, требуют полную или частичную информацию Tx-CSI. Эти методы помогают преобразовывать сигнал перед его передачей согласно определенным критериям, среди которых минимальное эвклидово расстояние, которое предполагается эффективным и является объектом исследований. В данной работе на основании полной информации о состоянии канала с обеих сторон передачи данных, предлагается новая схема передачи данных в беспроводных сетях, которая объединяет прекодер на основании минимального эвклидового расстояния и коррекцию кода на основании недвоичного кода с низкой плотностью и проверкой четности NB-LDPC (Non-binary low-density parity-check code) с целью определения оптимизированного распределения мощности, что адаптирует блок линейного прекодирования к кодированию NB-LDPC при MIMO передаче. В работе использована квадратурная амплитудная модуляция QAM (Quadrature Amplitude Modulation) в канале с релеевским затуханием при приеме по критерию максимального правдоподобия. Результаты компьютерного моделирования подтвердили, что согласно значению частоты битовой ошибки, код NB-LDPC в высокой степени подходит для объединения используемых схем прекодирования на основании максимизации критерия минимального эвклидового расстояния.

Ключевые слова


MIMO; LDPC; Tx-CSI; max-dmin прекодер; SM; BER

Полный текст:

PDF

Литература


Стрелковская, И. В.; Григорьева, Т. И.; Соловская, И. Н. “Обслуживание самоподобного трафика в СМО G/M/1 с распределением Вейбулла,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 61, № 3, С. 173-180, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018030056.

Покаместов,Д. А.; Крюков, Я. В.; Рогожников, Е. В.; Абенов, Р. Р.; Демидов, А. Я. “Концепция физического уровня систем связи пятого поколения,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 60, № 7, С. 367-382, 2017. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347017070019.

Morgado, A.; Huq, K. M. S.; Mumtaz, S.; Rodriguez, J. “A survey of 5G technologies: regulatory, standardization and industrial perspectives,” Digit. Commun. Netw., Vol. 4, No. 2, p. 87-97, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dcan.2017.09.010.

Tarokh, V.; Jafarkhani, H.; Calderbank, A. R. “Space-time block codes from orthogonal designs,” IEEE Trans. Inf. Theory, Vol. 45, No. 5, p. 1456-1467, 1999. DOI: https://doi.org/10.1109/18.771146.

Крейнделин, В. Б.; Бен Режеб, Т. Б. К.; “Нелинейный итерационный алгоритм прекодирования для многопользовательских систем MIMO,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 60, № 10, С. 581-591, 2017. DOI: https://doi.org/10.20535/S002134701710003X.

Джинг, Куигфенг; Ву, Дж. “Сравнение эффективности пространственно-временных блочных и решетчатых кодов в наземных MIMO каналах мобильной спутниковой связи,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 60, № 1, С. 3-17, 2017. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347017010010.

Nhan, Nhat-Quang; Rostaing, Philippe; Amis, Karine; Collin, Ludovic; Radoi, Emanuel. “Complexity reduction for the optimization of linear precoders over random MIMO channels,” IEEE Trans. Commun., Vol. 65, No. 10, p. 4205-4217, 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/TCOMM.2017.2716375.

Telatar, E. “Capacity of multi-antenna Gaussian channels,” European Trans. Telecommun., Vol. 10, No. 6, p. 585-595, Nov./Dec. 1999. DOI: https://doi.org/10.1002/ett.4460100604.

Stoica, P.; Ganesan, G. “Maximum-SNR spatial-temporal formatting designs for MIMO channels,” IEEE Trans. Signal Process., Vol. 50, No. 12, p. 3036-3042, 2002. DOI: https://doi.org/10.1109/TSP.2002.805266.

Sampath, H.; Stoica, P.; Paulraj, A. “Generalized linear precoder and decoder design for MIMO channels using the weighted MMSE criterion,” IEEE Trans. Commun., Vol. 49, No. 12, p. 2198-2206, 2001. DOI: https://doi.org/10.1109/26.974266.

Rostaing, P.; Berder, O.; Burel, G.; Collin, L. “Minimum BER diagonal precoder for MIMO digital transmissions,” Signal Process., Vol. 82, No. 10, p. 1477-1480, 2002. DOI: https://doi.org/10.1016/S0165-1684(02)00288-8.

Scaglione, A.; Stoica, P.; Barbarossa, S.; Giannakis, G. B.; Sampath, H. “Optimal designs for space-time linear precoders and decoders,” IEEE Trans. Signal Process., Vol. 50, No. 5, p. 1051-1064, 2002. DOI: https://doi.org/10.1109/78.995062.

Collin, L.; Berder, O.; Rostaing, P.; Burel, G. “Optimal minimum distance-based precoder for MIMO spatial multiplexing systems,” IEEE Trans. Signal Process., Vol. 52, No. 3, p. 617-627, Mar. 2004. DOI: https://doi.org/10.1109/TSP.2003.822365.

Ngo, Q.-T.; Berder, O.; Scalart, P. “Minimum Euclidean distance based precoders for MIMO systems using rectangular QAM modulations,” IEEE Trans. Signal Process., Vol. 60, No. 3, p. 1527-1533, 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/TSP.2011.2177972.

Mahi, S.; Bouacha, A. “Behavior of the minimum Euclidean distance optimization precoders with soft maximum likelihood detector for high data rate MIMO transmission,” Int. J. Advanced Computer Sci. App., Vol. 9, No. 2, p. 364-370, 2018. DOI: https://dx.doi.org/10.14569/IJACSA.2018.090250.

Shannon, C. E. “A mathematical theory of communication,” Bell System Tech. J., Vol. 27, No. 4, p. 623-656, 1948. DOI: https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1948.tb00917.x.

Шпилька, А. А.; Жук, С. Я. “Декодирование сверточных кодов на скользящем интервале при распространении сигнала в многолучевом канале связи,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 53, № 9, С. 52-56, 2010. URI: https://doi.org/10.20535/S0021347017010010.

Gallager, R. “Low-density parity-check codes,” IRE Trans. Inf. Theory, Vol. 8, No. 1, p. 21-28, 1962. DOI: https://doi.org/10.1109/TIT.1962.1057683.

MacKay, D. J. C.; Neal, R. M. “Near Shannonlimit performance of low density parity check codes,” Electron. Lett., Vol. 33, No. 6, p. 457-458, 1997. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19970362.

Brink, S. T.; Kramer, G.; Ashikhmin, A. “Design of low-density parity-check codes for modulation and detection,” IEEE Trans. Commun., Vol. 52, No. 4, p. 670-678, Apr. 2004, DOI: https://doi.org/10.1109/TCOMM.2004.826370.

Ислам, Мохамед Ракибул; Хоссайн, М. Мурад; Хок,М. Ашрафул; Ислам, Кази Хайрул; Уллах, М. Шахид. “Кодирование с проверкой четности малой плотности для беспроводной сенсорной сети в кооперативных MIMO системах связи,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 54, № 7, С. 15-24, 2011. DOI: https://doi.org/10.20535/S002134701107003X.

Deepa, T.; Kumar, R. “Performance evaluation of LDPC coded MIMO transceiver with equalization,” Proc. of Int. Conf. on Recent Trends in Information Technology, 25-27 Jul. 2013, Chennai, India. IEEE, 2013, pp. 147-151, DOI: https://doi.org/10.1109/ICRTIT.2013.6844196.

Hou, J.; Siegel, P. H.; Milstein, L. B. “Performance analysis and code optimization of low density parity- check codes on Rayleigh fading channels,” IEEE J. Selected Areas Commun., Vol. 19, No. 5, p. 924-934, May 2001. DOI: https://doi.org/10.1109/49.924876.

Iniya, S. “Pergroup precoding for MIMO with LDPC coding using QAM modulation,” Int. J. Innovative Res. Technol. Sci. Eng., Vol. 2, No. 3, Mar. 2016.

Chehade, T.; Collin, L.; Rostaing, P.; Radoi, E.; Bazzi, O. “Power allocation optimization: linear precoding adapted to NB-LDPC coded MIMO transmission,” Int. J. Antennas Propag., Vo. 2015, ID 975139, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2015/975139.

Perez-Cruz, F.; Rodrigues, M. R. D.; Verdu, S. “MIMO Gaussian channels with arbitrary inputs: optimal precoding and power allocation,” IEEE Trans. Inf. Theory, Vol. 56, No. 3, p. 1070-1084, 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/TIT.2009.2039045.

Digital Video Broadcasting (DVB); Second Generation Framing Structure, Channel Coding and Modulation Systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other Broadband Satellite Applications (DVB-S2) [archive], ETSI EN 302 307, V1.2.1, April 2009.


Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM





© Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 2004–2020
При копировании активная ссылка на материал обязательна
ISSN 2307-6011 (Online), ISSN 0021-3470 (Print)
т./ф. +38044 204-82-31, 204-90-41
Условия использования сайта