基于LDPC的CPM串行级联系统

论文摘要

编码和调制是通信系统中的重要组成部分,是提高系统性能的关键因素,编码方法和调制方式的选择对整个系统的性能有着举足轻重的影响。连续相位调制(CPM)由于其恒包络特性而具有较高的功率和频谱有效性,CPM具有平滑的相位转移特性,因此它具有比PSK更好的频谱特性,这使得CPM的带外功率小于?SK信号。除了频谱利用率的优势以外,CPM由于其连续相位的特点,因而具有纠错能力,CPM可以分解为一个连续相位编码器(CPE)和无记忆调制器(MM),因此CPM系统可以利用CPE作为内码与其他外码构成串行级联系统从而在大大提高系统功率有效性的同时保持系统的复杂度在可实现范围内。低密度奇偶校验码(LDPC)是目前所有编码方式中最接近Shannon极限的好码,LDPC具有译码复杂度低,错误平层低等优点,而且LDPC可以采用并行计算从而很适合硬件实现,因此LDPC成为近几年研究的热点。本文主要研究了用LDPC作为外码的串行级联CPM系统。本文首先介绍了LDPC的特点以及Tanner图表示,简述了主流的LDPC校验矩阵构造法和快速编码方法,详细推导了LDPC的概率域迭代译码算法。然后本文描述了CPM的特性,推导了CPM的分解模型和CPM的最大似然译码方法。在此基础上本文提出了基于LDPC的CPM串行级联系统,然后对不同码长,不同码率的系统性能展开研究,同时还探讨了迭代次数与方式以及交织器对系统性能的影响,最后本文给出了对LDPC编解码的硬件实现方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 数字通信系统及其结构
• 1.2 数字通信系统中的信道编码技术
• 1.3 数字通信系统中的调制技术
• 1.4 基于LDPC的CPM串行级联系统
• 1.5 本文的主要研究工作和内容安排
• 第二章 LDPC码的编码和译码原理
• 2.1 LDPC码概述及其Tanner图表示
• 2.2 LDPC码校验矩阵的构造方法
• 2.2.1 Tanner图中的环与LDPC码性能的关系
• 2.2.2 LDPC码的随机构造
• 2.2.3 LDPC码的结构化构造
• 2.3 LDPC码的编码方法
• 2.4 LDPC码的译码方法
• 2.4.1 比特翻转算法（BF）
• 2.4.2 加权比特翻转算法（WBF）
• 2.4.3 置信传播算法（BP）及其简化算法
• 2.5 本章小结
• 第三章 CPM调制与解调
• 3.1 CPM的概念
• 3.2 CPM的相位状态及分解模型
• 3.2.1 CPM的一般相位状态表示
• 3.2.2 CPM的倾斜相位状态表示
• 3.2.3 CPM的分解模型
• 3.3 CPM信号的检测
• 3.3.1 最大似然序列检测器
• 3.3.2 CPM的最大似然解调与检测
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于LDPC的CPM串行级联系统
• 4.1 基于LDPC的CPM串行级联系统的提出
• 4.2 MAP译码算法
• 4.3 基于LDPC的CPM串行级联系统的性能研究
• 4.3.1 码长与系统性能的关系
• 4.3.2 迭代次数对级联系统性能的影响
• 4.3.3 迭代方式的影响与选择
• 4.3.4 交织器对系统性能的影响与分析
• 4.3.5 外码码率对级联系统性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 级联系统的硬件实现
• 5.1 LDPC编码器的实现
• 5.1.1 LDPC编码器的总体架构
• 5.1.2 矩阵乘法器的实现
• -1乘法器的简化'>5.1.3 T^-1乘法器的简化
• 5.2 LDPC译码器的实现
• 5.2.1 LDPC译码器的总体架构
• 5.2.2 存储阵列的结构
• 5.2.3 地址控制单元的结构
• 5.2.4 校验节点与变量节点处理单元结构
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 今后的研究展望
• 参考文献
• 致谢