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随着现代社会对无线通信需求的不断扩大,人们越来越追求更可靠、更高效的通信服务。高效信道编码技术能够获得编码增益以提高通信系统可靠性,协作技术能够实现空间分集以提升通信系统性能。低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)编码协作结合了LDPC码技术和协作技术,既能获得LDPC码带来的高编码增益,又能获得协作技术带来的分集增益等优势。本论文对LDPC编码协作系统性能和码的设计等方面展开研究,主要贡献如下:(1)针对LDPC编码协作系统,首先,提出了采用正规LDPC码和基于生成矩阵LDPC(Generator-matrix-based LDPC,G-LDPC)码的两种协作方式,推导出了就目的节点而言整个编码协作系统的校验矩阵,介绍了与之对应的双层Tanner图,基于双层Tanner图进一步提出了联合置信度传播(Belif Propagation,BP)迭代译码算法,同时分析了瑞利块衰落信道下理想编码协作系统的中断概率性能;其次,针对加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道,通过在目的节点引入平均信噪比概念,得到LDPC编码协作系统所对应的点对点传输系统模型,通过仿真验证了在一定情况下可以将编码协作系统的问题转化为对应点对点编码系统中进行研究;最后,对LDPC编码非理想协作进行了模型分析。(2)针对信源节点和协作中继作为移动设备只能配置单天线、目的节点作为基站可以配置多根天线的场景,研究了信源节点和协作中继配置单天线、目的节点配置多天线的LDPC编码协作多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统,该系统能同时获得高编码增益、协作分集增益和多天线接收分集增益。首先,提出了一种采用重复累积(Repeat Accumulate,RA)码的编码协作方式;其次,推导并分析了瑞利块衰落信道下编码协作MIMO的中断概率,理论分析和数值仿真表明较非协作系统,编码协作MIMO大大降低了系统的中断概率;重点研究了信道状态信息(Channel State Information,CSI)未知的LDPC编码协作MIMO,针对CSI未知,提出了空时递归最小二乘(Spatio-Temporal Recursive Least Squares,ST-RLS)和空时最小均方(Spatio-Temporal Least Mean Square,ST-LMS)两种自适应检测算法,仿真结果分别验证了其有效性;最后,针对联合BP迭代译码算法复杂度过高,同时需要完美的CSI,不适用于CSI未知的LDPC编码协作MIMO的情况,提出了联合最小和(Min-Sum,MS)迭代译码算法。(3)研究了基于网络编码的多信源多中继LDPC编码协作MIMO。首先,针对多信源的特点,引入网络编码技术,提出基于网络编码的多信源多中继LDPC编码协作MIMO;其次,推导出了就目的节点而言基于网络编码的LDPC编码协作MIMO的联合校验矩阵,进而详细介绍了与其对应的等效联合Tanner图;同时,分析了瑞利块衰落信道下基于网络编码的多信源多中继编码协作MIMO的中断概率,给出了系统的中断概率表达式,并针对信源节点和协作中继数目足够大的情况,根据大数定律求解出了瞬时信道容量的闭合解;最后,通过仿真研究了系统的误比特率(Bit Error Rate,BER)性能。(4)研究了编码协作系统中准循环-LDPC(Quasi-cyclic LDPC,QC-LDPC)码的联合设计方法。首先,介绍一种基于基阵和指数阵构造的QC-LDPC码;并进一步提出了避免该类QC-LDPC码扩展后的校验矩阵中存在girth-4环的充分必要条件;重点研究了采用该类QC-LDPC码的编码协作系统,指出了联合校验矩阵中存在两种不同类型的girth-4环,也就是Type-I和Type-II girth-4环,为了消除这两种girth-4环,提出了对信源节点和协作中继采用的QC-LDPC码进行联合设计的方法,并将该方法进一步推广到多中继编码协作和基于级联的多信源编码协作系统中。