Turbo码在小波包多载波系统中的应用研究

论文摘要

基于小波包变换的多载波调制技术作为一种新的调制技术,在提高通信系统性能方面具有很大优势和潜力,并且实现方案灵活多样,适于多种通信环境,因而具有广阔的发展前景。目前此基于小波包变换的多载波调制解调系统的信道纠错编码采用的是RS编码。RS编码虽然是最优线性分组码,实现起来比较简单,也具有良好的纠错性能,但是延时较大,要求精确的帧同步,当信道条件比较差时,性能变差。而Turbo码是并行或串行级联循环卷积码,它由两个递归系统卷积码(RSC)通过一个交织器的并行级联构成,其译码是迭代进行的。在AWGN信道中的仿真实验表明,它可以很接近香农限,相比RS码和卷积码的级联码, Turbo码有2dB以上的增益。而且Turbo码延时短,译码算法能充分利用软判决,纠突发错误性能好,即使在信道条件较差时,仍有较好的纠错能力。本文把Turbo码应用到基于小波包变换的多载波调制解调系统中,作为该系统的信道纠错编码方式。由于该种纠错编码方式对信道条件要求不高,而且Turbo码克服了传统码随机性差、码字重量分布不均的缺点,在高速率数据传递状态下有着良好的纠错性能。因此,可以大大提高整个系统的应用范畴。本文首先介绍Turbo码的结构和编译码原理,在此基础上确定了并行级联卷积码的Turbo码编码方案和基于软输入软输出译码算法的译码方案,并把Turbo码编码译码过程在MATLAB下进行仿真。该方案选择的信道类型为AWGN信道,译码输出后得到误码率数据。为了充分发挥RS码和Turbo码的优良特性,本文最后还提出一种信道纠错改进方案,即将RS码与Turbo码级联作为系统纠错码,编码中的分量码选择和交织方案选择以及译码方案匹配等问题是影响级联后性能的主要因素,它们如何配置才能实现最佳的性能仍需进一步研究。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 引言
• 1.2 小波包多载波调制系统
• 1.3 Turbo码在小波包多载波系统中的仿真
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 小波包多载波调制系统（WPT-MCM）结构
• 2.1 小波与小波包理论
• 2.1.1 小波变换
• 2.1.2 小波函数
• 2.1.3 小波包函数与小波包变换
• 2.2 多载波调制技术
• 2.2.1 多载波调制的优点
• 2.2.2 多载波调制原理
• 2.3 小波包多载波调制系统（WPT-MCM）结构
• 2.3.1 小波包调制系统的基本结构
• 2.3.2 小波包多载波调制系统结构
• 第三章 Turbo编译码原理
• 3.1 Turbo码简介
• 3.1.1 Turbo码的产生
• 3.1.2 Turbo码的发展现状
• 3.2 Turbo码编码原理
• 3.2.1 编码器结构
• 3.2.2 卷积编码器
• 3.2.3 删余器
• 3.3 Turbo码译码原理
• 3.3.1 译码器结构
• 3.3.2 译码算法
• 3.4 Turbo编译码中的交织器
• 第四章 Turbo编译码在小波包多载波系统下的仿真
• 4.1 整体仿真方案
• 4.2 Turbo码编码方案
• 4.2.1 产生信号
• 4.2.2 RSC模块实现
• 4.2.3 交织模块实现
• 4.2.4 删余和复接模块实现
• 4.3 小波包调制与解调
• 4.4 Turbo码译码方案
• 4.4.1 译码过程
• 4.4.2 基于SOVA算法的子译码器
• 4.5 Turbo码纠错性能分析
• 4.5.1 Turbo编译码误码率仿真结果
• 4.5.2 Log-MAP和SOVA译码算法的纠错性能比较
• 4.5.3 交织长度对Turbo码译码性能影响
• 4.5.4 Turbo码与RS码误码性能比较
• 第五章 RS码与Turbo码级联方案
• 5.1 RS编译码原理
• 5.2 RS码与Turbo码级联方案
• 5.2.1 RS码与Turbo码串行级联编码
• 5.2.2 RS码与Turbo码串行级联译码
• 结束语
• 参考文献
• 致谢