WIMAX物理层关键技术研究及性能仿真分析

摘要

WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,全球微波互联接入)是一项新兴的宽带无线接入技术,能提供面向互联网的高速连接。随着4G网络、移动互联网和物联网等高新技术的飞速发展,作为其中重要支撑的WIMAX技术也发挥着巨大的推动作用。而LDPC码和OFDM作为WIMAX中的核心关键技术,如何通过深入研究以求更好的发挥其优势,将是无线通信研究领域需要重点研究讨论的热点。
　　本文首先就WIMAX物理层有关技术展开研究,对其中的OFDM技术原理、LDPC码原理、MIMO技术及WIMAX标准下的参数配置等深入学习研究,讨论了基于OFDM的WIMAX物理层仿真。根据系统框图中的加扰、级联编码、交织、符号映射、OFDM调制等各个部分,分别通过对每个部分进行模块化编程来实现;通过仿真分析OFDM的系统性能,比较在不同条件下的系统性能,主要包括有无级联编码、不同编码速率、不同符号映射方式、不同信道类型、有无循环前缀等对系统性能的影响,较全面的分析了WIMAX下的基于OFDM的系统性能;通过引入MIMO技术,分析对比了MIMO-OFDM系统与OFDM系统的性能差异,证明了MIMO-OFDM系统的优异性。
　　其后,讨论了LDPC码中校验矩阵如何生成及由此实现的不同方式编码,详细分析了WIMAX标准下的LDPC码的特殊校验矩阵与快速编码方案。重点对LDPC码的译码算法进行研究,在对LLR-SP译码算法,Min-Sum译码算法,校验节点匹配译码算法,NormalizedMin-Sum与OffsetMin-Sum译码算法详尽阐明后,提出了两点改进,其一,基于NormalizedMin-Sum译码算法,通过在不同信噪比下乘性因子的选取,得到了乘性因子的线性计算公式,提出了改进型NormalizedMin-Sum译码算法,结果表明相比NormalizedMin-Sum译码算法,译码性能得到改善。其二,分析国外学者提出的校验节点匹配算法,并成功验证其译码性能。在此基础上与本文提出的改进型NormalizedMin-Sum译码算法相结合构建了称之为MNMS-DM的新算法,通过仿真结果表明这种新算法译码性能有一定提高,几乎接近性能优异的LLR-SP译码算法。
　　最后,将这种MNMS-DM译码新算法应用在WIMAX标准下LDPC码,根据不同码长,不同方式编码,不同码率,不同迭代数目等条件比较了这些参数对LDPC码的影响,也进一步证明了本文中提出的MNMS-DM译码新算法在LDPC码中有着很好的性能。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 WIMAX介绍

1.3 LDPC码国内外研究发展现状

1.4 本文各部分具体研究安排

第2章 WIMAX物理层关键技术

2.1 OFDM技术

2.2 信道编码技术

2.3 MIMO技术

2.4 本章小结

第3章 基于OFDM的WIMAX物理层仿真

3.1 物理层仿真系统模型与参数设置

3.2 仿真中具体模块

3.3 基于OFDM的WIMAX物理层仿真与分析

3.4 本章小结

第4章 LDPC码的基本原理

4.1 LDPC码的基本概念

4.2 LDPC码校验矩阵的实现

4.3 LDPC码的编码介绍

4.4 WIMAX标准下LDPC码的构造及编码实现

4.5 本章小结

第5章 WIMAX标准下LDPC码译码算法研究与分析

5.1 SP译码算法及LLR-SP译码算法

5.2 几种降低复杂性的译码算法

5.3 两种改进译码算法及性能分析

5.4 改进译码算法仿真与性能分析

5.5 WIMAX标准下LDPC码仿真与性能分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果

致谢