4D-8PSK-TCM译码算法研究及其实现

论文摘要

4D-8PSK-TCM是空间数据系统咨询委员会（CCSDS）针对SFCG关于EESS 8025-8400MHz频带调制效率不低于1.75比特/符号的高效率调制要求而提出的高效率编码调制标准ˋ在满足抗噪声性能要求的基础上ˋ有效地提高了频带利用率?目前这项新的编码调制标准在欧洲的卫星系统中已经开始应用ˋ并且被推荐为欧洲近地卫星探测数传系统的应用设计标准（ECSS E50-05）?因此ˋ对4D-8PSK-TCM标准的研究工作有非常重要的意义?本文首先研究了网格编码调制技术的原理与维特比译码方法ˋ然后针对CCSDS的4D-8PSK-TCM标准进行了译码算法的软件实现和误码性能仿真?利用仿真的结果ˋ制定了系统硬件实现时接收信号的量化方案ˋ确定了维特比译码的路径管理方法ˋ对最终的硬件系统提出了时钟频率至少50MHz和码速率至少100Mbps的设计要求?接下来的硬件设计是基于Xilinx Virtex-4 SX35 FPGAˋ用Verilog HDL代码完成的?最终本论文在硬件上实现了时钟频率100MHz和码速率250Mbps的4D-8PSK-TCM译码器ˋ对硬件多次测试和长时间运行观察结果表明译码器在无噪声情况下能无误码接收信息?

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 卫星数据通信中高效率调制的意义
• 1.2 传统的调制方式
• 1.3 网格编码调制
• 1.4 课题意义
• 1.5 课题目标
• 1.6 论文结构
• 1.7 本文创新点
• 第2章 网格编码调制技术原理
• 2.1 集分割原理
• 2.2 TCM 的结构及其构造原则
• 2.3 LD-MPSK-TCM
• 2.3.1 多维MPSK 信号的集分割
• 2.3.2 差分编码与相位旋转不变性
• 第3章 4D-8PSK-TCM
• 3.1 编码器结构
• 3.1.1 卷积编码器
• 3.1.2 集分割
• 3.1.3 差分编码器
• 3.2 辅助网格与维特比译码
• 第4章 译码算法的软件仿真
• 4.1 MATLAB 仿真模型的建立
• 4.1.1 MATLAB SIMULINK 简介
• 4.1.2 比特序列的产生
• 4.1.3 编码器模型
• 4.1.4 信道模型
• 4.1.5 译码算法模块
• 4.1.6 系统整体模型
• 4.2 基于C 语言的仿真模型
• 4.3 仿真结果分析
• 4.3.1 系统相位旋转不变性验证
• 4.3.2 几种调制方式误比特性能比较
• 4.3.3 度量取不同量化位数的性能比较
• 4.3.4 维特比译码中两种路径管理方法的比较
• 第5章 系统的 FPGA 实现
• 5.1 FPGA 硬件平台介绍
• 5.2 参数的选取
• 5.3 编码器实现
• 5.3.1 编码器整体框架
• 5.3.2 编码器内部组件
• 5.4 比特序列发生器
• 5.5 译码器实现
• 5.5.1 Transition Metric
• 5.5.2 VTB Decoder
• 5.5.3 4D Signal Decoder
• 5.5.4 Demapper
• 5.5.5 Differential Decoder
• 5.6 测试结果
• 5.6.1 Verilog 代码前仿真
• 5.6.2 综合与布局布线
• 5.6.3 硬件运行结果
• 第6章 总结与展望
• 6.1 课题总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 附录 1:卷积输出为[0 0 0 0]时映射器的输出
• 附录 2:卷积码的网格（类型 1）
• 附录 3:卷积码的网格（类型 2）