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60GHz下基于QCLDPC编码的均衡方案性能研究
作者：欧莹 李学华
来源：《现代电子技术》2018年第17期
摘 要： 针对60 GHz脉冲无线通信系统中多径衰落引起的误码问题，提出一种适用于该系统的QCLDPC码均衡方案。在构建系统模型的基础上，通过比较几種典型的编码方法，综合误码性能及复杂度，选取QCLDPC编码作为与均衡器结合的编码方案。接收端由均衡滤波器和QCLDPC译码器两部分构成，两者通过互相交换信息使迭代结果更加可靠，可以有效消除干扰信息，提高通信质量。仿真结果表明，在误码率达到10-5时，结合QCLDPC编码的MMSE?DFE均衡系统，较未编码系统性能提升了约5.6 dB，可以满足5G热点高容量场景下高速可靠数据传输的需求，具有实际意义。
关键词： 60 GHz无线通信系统； QCLDPC码； 均衡器； 数据传输； 5G； 通信质量 中图分类号： TN911.22?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）17?0030?04
Abstract： A QCLDPC code equalization scheme suitable for the 60 GHz pulse wireless
communication system is proposed to solve the error code problem caused by multipath fading in the system. On the basis of constructing the system model， several typical coding methods are
compared， and the bit error rate （BER） performance and complexity are combined to choose the QCLDPC encoding as the coding scheme based on equalizer. The receiver is composed of
equalization filter and QCLDPC decoder， in which the two components can make the iterative result more reliable by means of information exchanging， eliminate the interference information effectively， and improve the communication quality. The simulation results show that， when the bit error rate reaches up to 10-5， the performance of the MMSE?DFE equalization system
combined with QCLDPC coding is increased by about 5.6 dB than that of the uncoded system. The system can satisfy the demand of high?speed and reliable data transmission in 5G hot spot and high capacity scene， and has great practical significance.
Keywords： 60 GHz wireless communication system； QCLDPC code； equalizer； data transmission； 5G； communication quality
5G支持多样化的场景，低频段可以为用户在移动性较高的范围内提供更好的速率需求，而高频段丰富的频谱资源可以在热点高容量场景下提供稳定且快速的数据业务[1]。60 GHz毫米波具有安全性高、定向性好、数据传输速率高等特点，对于室内传输数据文件等业务具有很大优势，被视作将来几年中最具潜力的短距离无线通信技术[2]。现在60 GHz频段凭借其独有
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的优势已经成为5G高频新空口的重点研究对象[3]。这些优点使其在很多应用场景下都可以发挥巨大作用，如应用于无线个域网、无线高清多媒体接口、海量文件的传输、汽车防撞报警系统、医疗成像、卫星星际通信等[4]。本文主要在家居环境下研究60 GHz脉冲通信系统的性能。目前，60 GHz频段的研究正处于火热状态，关于60 GHz脉冲无线电技术的研究主要集中在系统硬件的设计和信道参数的分析测量等，关于该系统中信道编码方案的相关研究较少。60 GHz短距离通信系统多径衰落严重，周围环境中摆放的物品或墙壁等都对信号的传输产生影响，因此幅度衰落严重，导致传输质量下降[5]。针对这一问题，本文首先对系统下的信道编码方案进行研究。信道编码的本质是在有用信息序列中加入若干校验信息，这些冗余的信息可以使接收端检测出错误信号并及时纠正，提高接收端的可靠性。低密度奇偶校验（Low Density Parity Check，LDPC）码是一种逼近Shannon限的纠错码，以该码为系统码，可以快速地进行编码操作，具有较短的码长适合并行译码，同时具有多种码率，适合不同的应用环境，已经被应用到60 GHz系统的相关标准中。文献[6]对准循环LDPC码进行性能分析，其在中短码长上具有很大优势，在码长和码率的选择上也相对比较灵活。文献[7]研究60 GHz通信系统中的LDPC码性能，研究表明对于不同质量的信道，LDPC码都可以获得较低的BER性能。文献[8]在特定水声信道中对基于非规则QCLDPC码的均衡方案进行探究，对三种典型均衡算法进行对比，结果表明该方案可以有效对抗干扰。本文在研究适用于60 GHz脉冲通信系统信道编码的前提下，针对60 GHz脉冲通信系统的多经衰落问题，为克服该系统由于衰落严重而产生的码间干扰及符号间干扰（ISI）等误码问题，在接收端将QCLDPC译码与反馈均衡器结合，先均衡再译码，以得到更为可靠的传输。
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