簡化MIMO系統設計 LDPC/RA編碼成顯學

作者: 蘇宇庭
2014 年 10 月 03 日

低密度同位元檢測(Low Desnsity Parity Check Code, LDPC)及重複累加(Repeat Accumulate, RA)編碼在通訊系統中將大行其道。為了簡化MIMO系統的設計複雜度,學界早已開始使用LDPC及RA編碼來取代行之多年的渦輪編碼(Turbo Code);而在業界,802.11n標準已率先採用LDPC編碼形式,至於蜂巢式通訊的第五代行動通訊(5G)技術,亦可望走向LDPC/RA編碼時代。


台灣科技大學電子工程系助理教授林士駿表示,由於MIMO系統中多重路徑和伴隨而來的多路徑衰落(Multipath Fading)的影響,行動通訊系統須要以各種訊號處理方式來提高無線通訊環境中的傳輸效能;其中,通道模擬、分集技術、通道校正編碼技術都是改善MIMO通訊環境傳輸效能的重要方法。


林士駿進一步指出,為了保證各種數據在通道中能可靠有效地傳輸,通道校正編碼在現代行動通訊系統中是極為重要的設計環節。隨著無線數位通訊的技術發展,業界必須找到更好的校正編碼方案,以滿足下一代行動通訊系統的需要。


林士駿分析,目前3G/4G LTE係使用Turbo編碼形式;這種技術過去為行動通訊系統中的顯學,不過隨著通訊技術演變至正交多頻分工(OFDM)技術,加上效果更為出色的新型態編碼形式,如LDPC及RA編碼的出現,Turbo編碼已經顯得不合時宜;不過,第三代合作夥伴計畫(3GPP)為了通訊系統的向下相容性以及多模並存考量,因此在4G時代仍選擇沿用過去的Turbo編碼。


相反地,電機電子工程師學會(IEEE)已在802.11n標準中採用新的LDPC編碼。林士駿指出,LDPC編碼有相當高的傳輸速率,總體而言可讓系統有更好的性能表現;更重要的是,過去使用Turbo編碼設計MIMO系統時,軟體演算極為複雜,必須重複糾錯校正,設計過程曠日廢時,相對而言LDPC編碼則能很快速地優化MIMO系統設計,並降低通道容量損失(Capacity Loss)。


林士駿預期,目前3GPP即將底定的Release-12版本可能仍舊沿用Turbo編碼形式,不過隨著研究機構、學術界都已開始使用LDPC編碼及RA編碼研擬新一代無線通訊方案,下一代的蜂巢式通訊標準使用LDPC或是RA編碼技術亦是指日可待。

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