在無線通信中，傳輸分集是抵抗衰落、提高系統容量的強有力手段，但在大多手持設備、無線傳感網絡等情形中受硬件大小的限制，不能支持多傳輸天線。新近提出的協同通信" title="協同通信">協同通信^[1]概念,通過用戶終端相互作為中繼,在沒有增加設備復雜度與設備量的條件下,實現用戶終端的分集接收。國外研究結果已初步揭示了協同通信的一些優點。協同通信被認為是一種極具應用前景的通信技術,可期望用在移動通信、無線局域網、Ad Hoc網絡、無線傳感器網絡等系統中。目前的協同方法主要有：直接前向放大、前向檢測和編碼協同。編碼協同是一種將信道編碼引入協同的方法，它讓用戶碼字的不同部分經過相互獨立的不同衰落路徑到達接收端。當不能協同時，各用戶自動轉成非協同模式。編碼協同有效性的關鍵是通過碼設計實現協同的自動管理，而用戶之間不需要反饋信息。已有文獻^[2]研究了速率兼容卷積碼^[3]和Turbo^[4]的編碼協同通信方法。
　　LDPC碼性能好，譯碼復雜度低，但由于隨機LDPC碼沒有碼率兼容的特性。目前LDPC碼的編碼協同通信方法還未見文獻研究，本文在半隨機LDPC碼的基礎上提出了結構化的半隨機LDPC碼^[5]。結構半隨機LDPC碼SSR_LDPC碼(Structured Semi_Random LDPC codes)是一種特殊的LDPC碼，它編、譯碼簡單，碼參數(碼長和碼率)選擇靈活，是一類性能優異的速率兼容LDPC碼。在結構半隨機LDPC碼的這些優點基礎上，提出了結構半隨機LDPC碼的編碼協同通信方案。
1 結構半隨機LDPC碼
　　信息向量為d的(N,K)結構半隨機LDPC碼將碼的校驗矩陣H分解為兩個子矩陣H=[H^d,H^p]，其中，H^d是N-K×K的矩陣，稱為信息矩陣，它是隨機構造的矩陣；H^p是N-K×N-K的矩陣，稱為校驗子矩陣， H^p有如下形式：
　　
　　其中I是m×m單位陣，0是m×m全零矩陣。H^d由S_m×K_m階基矩陣和多個m×m階分量矩陣構成，這里，S_m×m=N-K,K_m×m=K。基矩陣由‘0’和‘1’組成，分量矩陣為同構矩陣，將基矩陣中元素為‘1’的位置用不同分量矩陣代替，基矩陣中元素為‘0’的位置用全零矩陣代替。結構半隨機LDPC碼的碼字可表示為：C=[d C₁ C₂…C_Km]
　　例如：有基矩陣B如下：
　　
　　其中，I(1)、I(2)、I(3)分別是不同的同構矩陣(Permutation matrix)。以式(3)的校驗矩陣為例，截取校驗矩陣的部分得到相同信息位長度，不同碼率的碼校驗矩陣，如圖1所示。可見SSR_LDPC碼是一種速率兼容的一組嵌套碼，編、譯碼具有兼容性。

2 協同傳送方案

由此可見用戶終端一個碼字的不同部分經過兩個獨立的不同衰落路徑到達基站。若中繼終端不能正確譯碼，則自動轉為非協同方式，在第二個傳送幀，用戶1和用戶2各自傳送自己碼字的第二部分。

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3 系統模型
　　SSR_LDPC碼編碼協同通信系統模型" title="系統模型">系統模型如圖3所示。編碼后信號經BPSK調制在平坦Rayleigh衰落信道上傳送，用戶之間的信道和用戶與基站之間的信道相互獨立，用戶i傳送的離散時間信號基帶模型為：

　　這里a _i,j(n)是用戶i和j之間信道的衰落系數。
　　該系統在中繼終端使用簡單的BF譯碼方法譯碼，在基站使用迭代和積譯碼方法譯碼。
4 數值模擬
　　選取信息塊長度為K=512，將1/3碼率的SSR-LDPC碼分成1/2碼率的兩部分，對兩用戶的協同通信性能進行仿真評價。
　　首先考慮終端一根發送天線基站一根接收天線" title="接收天線">接收天線時的情形，仿真比較了SSR_LDPC碼編碼協同與非協同SSR-LDPC碼編碼的誤比特(BER)性能。結果如圖4所示，可以看到BER=10^-3 時，當源到中繼的信道信噪比" title="信噪比">信噪比為6dB時，使用協同可獲得3.5dB的增益；當源到中繼的信道信噪比為20dB時，使用協同可獲得9dB的增益；在源到中繼的信道信噪比為20dB時的性能與源到中繼的信道為理想信道的性能非常接近。
　　對于終端一根發送天線基站兩根接收天線時的情形，在BER=10-3 時，當源到中繼的信道信噪比為6dB時，使用協同可獲得3.8dB的增益 ；當源到中繼的信道信噪比為20dB時，使用協同可獲得 8dB的增益；同樣在源到中繼的信道信噪比為20dB時的性能與源到中繼的信道為理想信道的性能非常接近，結果如圖5所示。

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