串行级联CPM系统的迭代译码及其改进

论文摘要

提高信息传输的可靠性和有效性,始终是通信领域研究与追求的目标。纠错编码是提高信息传输可靠性的一种重要手段。1948年,Shannon的开创性论文“通信的数学理论”为信道编码技术的发展指明了方向。现有军用通信系统的应用领域中,往往要求在恶劣的通信环境,比如移动、多径、动态变化等条件下仍能保持稳定的高速率数据通信,这就需要具有高功率效率和高频谱效率的编码调制体制与之相适应。本文在研究Turbo码的基础上,主要对串行级联连续相位调制(SCCPM)系统的迭代译码进行了比较详细、深入的研究,系统地分析了SCCPM系统的性能。本文的研究内容主要有以下几个方面:(1)探讨了Turbo码的编译码原理,包括并行级联卷积码(PCCC)与串行级联卷积码(SCCC),对PCCC与SCCC的性能作了详细的分析,比较了两者的优缺点,对软输入软输出(SISO)后验概率算法进行了详细的推导。(2)研究了连续相位调制技术(CPM)的基本原理,给出了CPM信号的网格图描述,针对CPM内在的编码特性引入了CPM的分解模型,分析了分解模型的良好特性。(3)本文有效地结合了Turbo码与连续相位调制技术并详细介绍了SCCPM系统,对SCCPM系统的性能作了较为详细的分析,主要研究了交织长度、迭代次数、CPM的调制指数、关联长度、基带成形脉冲以及不同卷积码等参数对SCCPM系统性能的影响。(4)系统分析了SCCPM系统的迭代译码的复杂度,介绍了Laurent分解技术。通过Laurent分解将非线性的CPM分解为一系列的PAM波形叠加的形式,利用Laurent分解的特性在基本保持性能的条件下引入了CPM的最佳接收机的简化模型。将Laurent分解的特性应用于SCCPM系统,可以有效地减少接收端匹配滤波器以及迭代译码网格状态的数目,明显地降低了SCCPM系统迭代译码的复杂度。本文通过理论分析以及仿真曲线证明了以上观点。(5)介绍了基于环的卷积码(ring CC)的概念,引入了二进制基于环的递归系统卷积码(ring RSC),并给出了此两种码的编码器框图。以此为基础,提出了基于环的级联码,对于SCCC系统和SCCPM系统,分别提出了不同的新方案并对所提出想法进行了仿真验证。进而从结果中得出结论:对于SCCC系统和SCCPM系统,所提出方案均比原方案性能优越,而且具有相同或相似的计算复杂度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的内容
• 2 Turbo码的编译码原理
• 2.1 PCCC的编译码原理
• 2.1.1 PCCC的编码原理
• 2.1.2 PCCC的译码原理
• 2.2 SCCC的编译码原理
• 2.2.1 SCCC的编码原理
• 2.2.2 SCCC的译码原理
• 2.2.3 SCCC的性能分析
• 2.3 通用SISO译码算法
• 2.4 本章小结
• 3 SCCPM系统
• 3.1 连续相位调制技术
• 3.1.1 CPM的基本概念
• 3.1.2 CPM信号的功率谱分析
• 3.2 CPM信号的分解模型
• 3.2.1 无记忆调制器（Memoryless Modulation）
• 3.2.2 连续相位编码器（CPE）
• 3.3 SCCPM系统性能分析
• 3.3.1 SCCPM系统描述
• 3.3.2 交织长度对SCCPM系统的影响
• 3.3.3 迭代次数对SCCPM系统的影响
• 3.3.4 CPM调制指数对SCCPM系统的影响
• 3.3.5 CPM关联长度对SCCPM系统的影响
• 3.3.6 CPM基带成型脉冲对SCCPM系统的影响
• 3.3.7 卷积码对SCCPM系统的影响
• 3.3.8 几个SCCPM系统性能对比
• 3.4 基于Laurent分解的SCCPM系统
• 3.4.1 CPM信号模型
• 3.4.2 Laurent分解
• 3.4.3 Laurent分解仿真分析
• 3.4.4 简化的CPM接收机
• 3.5 SCCPM系统迭代译码复杂度分析
• 3.6 本章小结
• 4 基于环的串行级联系统
• 4.1 基于环的卷积码
• 4.2 基于环的级联码
• 4.3 仿真结果与比较
• 4.4 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢