1、龙源期刊网4G 移动通信系统信道编码方案研究作者：孔繁珵王捷来源：中国新通信2013 年第 18 期【摘要】随着移动通信技术的快速发展，3G 移动通信技术的热潮还未消退，我们又迎来了更安全、更高效、更快速的4G 移动通信技术。4G 移动通信系统的快速发展与信道编码方案密不可分，本文就对4G 移动通信系统的信道编码方案设计进行了分析与研究，首先从目前我国 4G 移动通信技术的发展现状进行论述，再重点从4G 移动通信系统的信道编码方案进行深入的研究和设计，对移动通信系统上行通信信道编码的执行过程进行描述，同时详细的讨论和 分析移动通信系统上行链路与下行链路之间的数据传输编码设计方案，由此可以对4G
2、 移动通信系统信道编码的有效性及通信传输的可靠性提出更高的解决方案，在4G 移动通信系统的未来发展与完善中起到一定的推进作用。【关键词】4G 通信移动通信系统信道编码BTC 码 Turbo码 LDPC 码移动通信系统在近几年的快速发展过程中经历了1G、2G、3G 通信技术的演变历程，在我们对通信速度、通信质量、通信安全的不断自我追求与提高的过程中，4G 移动通信系统应时 而生，这标志着我们已经进入了第四代移动通信时代。在4G 通信系统中，将计算机、计算机网络设备与移动设备之间建立相互安全、快速、高效的通信关系，让我们可以在工作和生活的 任何地方都能够安全、快速、高效的沟通与联系，实现通信网络化
3、。一、4G 移动通信系统在我们进入 21 世纪之后，移动通信网络得到了飞速的发展，它已经从最早的移动通信运营商与通信设备制造商为主导的通信业务转变成为移动通信运营商、设备制造商、网络运营商、互联网应用商等多元化通信业务体系。在多元化移动通信业务中，互联网与移动通信快速 连接，微博、微信、陌陌等网络通信业务融入到了我们的日常生活之中，这就加速了4G 通信系统的研发进程。1 、4G 通信系统所具备的基本特征：（1）高速的数据传输，即根据移动速度支持各种传输速度；（2）以 IP 为基础的无线接续，支持QoS；（3）在各个系统之间进行无线连接，支持多种业务互通，全球漫游和无缝业务；（4）支持对称/非对
4、称业务、支持多重模式等。4G移动通信系统的推出给我们的移动通信带来了全新的用户体验，它不但在沟通方式上 让我们耳目一新，在通信形式与通信资费上也让我们享受到了便捷与实惠。2 、4G 通信系统技术要求（1）4G 通信系统采用正交频分复用技术，对宽带的带宽和信号频率具有很强的抗干扰能力，可以有效的加强频谱的利用效率；（2）4G 通信系统采用软件无线电技术，在各个系统之间进行无线连接，支持多种业务互通，全球漫游和无缝业务。其智能天线技术具有抗干扰性 能，有效的、准确的进行信号的传递；（3）4G 通信系统采用多输入、多输出技术，能够扩充信道系统的容量、提升信道传输速率、提高信道传输质量；（4）4G 通
5、信系统采用的是基于IP的核心网，其能够在不同的网络协议中进行无缝隙的连接；（5）4G 通信系统采用高性能的接收机，实现高速数据传输；（6）4G 通信系统采用Turbo 码与LDPC 码相结合的信道编码技术，在低能量消耗的条件下保证系统足够的性能。二、4G 移动通信系统信道编码技术研究1 、上行链路数据编码方案设计应用分组Turbo 码对上行链路数据编码进行设计。之所以选择Turbo码是因为其是在迭代译码、最大后验概率译码算法的基础上进行的创新。将Turbo 译码方法应用在分组码中，就可以建立分组Turbo 码。分组Turbo 码，的优势在于他能够在较高的噪声环境下或者较低的信噪比下能够具有抗衰
6、落、抗干扰、抗阻挠的性能。分组Turbo 码在信道条件较差时对于无线通信系统的应用具有非常好的效果。采用分组Turbo 码能够利用奇偶效验码、拓展汉明码、二者组合码降低译码的难度。奇偶效验码是在每个信息分组末尾加一个奇偶效验位；拓展汉明码是在每个汉明码的码字末尾加一个偶效验比特。在具体进行上下链路数据编码时，主要按照以下步骤实施：（1）BTC 编码。 BTC编码就是将需要传输通信的数据，按照信息位、效验位的顺序进行矩阵乘积，实际上乘积码的名称也是由此而来，需要注意的是，乘积码的两个编码器没有内外之分，是对排列顺序 不同的同一组信息元进行编码，即可以先按列编码，再按行编码，所得的码字是完全相同的
7、。BTC编码的乘积码的传输方式可按行进行传输也可按列进行传输，也可以按照对角线的方式进行传输。（2）BTC 码的缩短。BTC 码在构造上具有非常好的灵活性，并且其支持较宽范围的码率的译码器，这样即使在非常恶劣的信道通信环境下也可以保证宽带带宽，降低比特率错 误。同时，同一个译码器可以反复的对多个信道系统进行变异，并且每个信道均可以使用不同 的码率。预定尺寸的编码块可以特定编码方式、调制方式、码率，这对与传输来说可以达到预 定的编码块大小，再利用Turbo码对分组进行压缩。对BTC 的缩短可分为两步完成：第一步是粗调：即对编码块进行正行或整列删除；接下来进行细调，细调要对编码块的第一行的个别 比
8、特进行去除，应用可选的构成码进行任意缩短，这样能够使BTC 码设计更加灵活，能够快速的匹配选码。（3）BTC 码的译码。BTC 码的译码是根据信道信息所形成的测试图样进行译码，测试的图样在代数译码器中进行编译，译码过程的具体构成为：选择Kp 的一个整数值，其中k 是信息比特，p 取值 3、4、5，对其比特值进行比对，选择最小可靠度的比特值位置。将所有的2P 个相关的比特排列代入其p 个最小可靠度的比特位置，得到2P 个测试图样。所得到的测试图样需要传递到硬判决译码器进行编译，可以得出2P 个候选码字。最后在候选妈字中选择并确定最终译码结果。2 、下行链路数据编码方案设计在下行链路数据传输编码设
9、计中，通常采用循环移位矩阵来构造H 矩阵的方法，可产生具有准循环特性的QC-LDPC 码，这种方法因为更容易用硬件来实现快速的编码算法和快速的 部分并行译码算法而倍受青睐。下行链路数据编码方案的设计我们选择使用已经较为成熟的快 速并行译码算法进行设计。下行链路数据编码方案的快速并行译码算法是一种消息传递算法，其各个节点的信息传递 是采用概率信息的方式或者是信息置信的方式。譬如：将校验节点c 的信息传递到变量节点v 上，是将c 点的信息取一些特定的值可以表示出c 点，再将这些特定值定义为概率信息，其取值是对应c 点的观测值和与c 点相连的变量节点在上一轮的迭代中传递给校验节点c 的置信信息，当然
10、这不包含与c 点相连接的变量节点v。相反变量节点v 向校验节点c 传递信息时也可以采用相同的概率信息进行信息传递。三、结语在移动通信的技术方面，要想实现4G 通信系统快速高效的为我们服务，需要由多种不同的技术相结合，例如将智能天线与WIMAX 融合在一起形成无处不再的空中网络。在对4G 移动通信信道编码的研究中，选用分组Turbo码、卷积Turbo 码等纠错能力很强但译码延时较大的信道码，同时也考虑使用低复杂度、低延时的LDPC 码。其对编码可靠性方面是具有一定的借鉴和指导意义。参考文献1 朱红梅，李宝荣. LTE-FDD和 LTE-FDD 的融合发展研究. LTE-B3G 技术. 20082 杜滢. IEEE802.16mIMT-Advanced 候选方案. 20093 郑炜，张勇. WiMAX 未来演进趋势及与LTEAdvanced的对比. 20084 万彭，杜志敏. LTE 和 LTE_Advanced关键技术综述.现代电信科技. 20095 粟欣，吴佳，曾捷. LTE_Advanced主导 3G 无线通信走向未来.清华大学无线与移动通信技术研究中心. 20096 AamodKhandekar，NagaBhushan.LTE-AdvancedHeterogeneousNetworks.2010
