64-QAMPTCM编译码技术的研究及FPGA实现

论文摘要

在传统的数字传输系统中,纠错编码与调制是各自独立设计并实现的,译码与解调也是如此。80 年代初, Ungerboeck 根据调制解调与纠错编码的特点,提出了一种新的思想,称作网格编码调制,记为TCM（Trellis Coded Modulation）。它是将调制解调与纠错编码组合成一个整体。它的中心思想是,采用编码方法将信号空间做最佳分割,使已调信号矢量端点间有最大的距离,同时采用足够多的信号矢量以保证信息传输速率,这样就可以在保证信息传输速率的同时降低接收端的误译码率。PTCM 编码是在删余型卷积码思路上发展出来的实用TCM 技术。它可利用单一码率R=1/2 的标准卷积码编码器构成不同信号结构的TCM 应用,从而降低了TCM 实用的复杂性,使它在无线通信网中得以较为广泛的应用。本文讨论了TCM、PTCM 编码调制的基本原理,给出了编码的64-QAM 相对不编码的16-QAM 的编码增益的两种计算方法以及计算结果。在高斯白噪声环境下分别对不编码的16-QAM 与编码的64-QAM 进行了性能仿真,给出仿真结果并对其进行分析比较得出了结论。其中64-QAM PTCM 的仿真是在不同译码约束长度、不同量化级数下进行的。在仿真的基础上本文又做了基于FPGA 的64-QAM PTCM 编译码的实现,其中软判决维特比译码是整个64-QAM PTCM 译码的重点和难点,本文将其作为重点进行了分析。

论文目录

• 第1章 概论
• 1.1 引言
• 1.2 传统的调制解调、编译码和 TCM、PTCM 编码
• 1.3 论文的主要研究工作及内容安排
• 第2章 64-QAM PTCM 编译原理
• 2.1 正交幅度调制
• 2.2.1 TCM 网格编码调制
• 2.2.1.1 TCM 网格编码调制的思想
• 2.2.1.2 TCM 编码
• 2.2.1.3 TCM 译码
• 2.2.2 PTCM 实用的网格编码调制
• 2.2.2.1 卷积码一般构成及删余型卷积码
• 2.2.2.2 PTCM 编码调制
• 2.2.3 64-QAM PTCM 编码调制
• 2.2.3.1 64-QAM PTCM 编码原理
• 2.2.3.2 64-QAM PTCM 译码原理
• 2.2.3.3 编码增益的计算
• 2.3 本章小结
• 第3 章64-QAM PTCM 编译码的仿真实现
• 3.1 无编码16-QAM 在AWGN 信道中的性能仿真
• 3.2 编码的64-QAM 在AWGN 信道中的性能仿真
• 3.2.1 编码的64-QAM 在高斯白噪声下的系统仿真模型
• 3.2.2 64-QAM PTCM 编码仿真程序结构
• 3.2.3 64-QAM PTCM 译码仿真程序结构
• 3.2.4 64-QAM PTCM 四电平非均匀量化仿真
• 3.2.5 64-QAM PTCM 八电平均匀量化仿真
• 3.2.6 64-QAM PTCM 极限量化仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 64-QAM PTCM 编译码器的 FPGA 实现
• 4.1 FPGA 的基本知识
• 4.1.1 可编程逻辑器件
• 4.1.2 FPGA 设计流程
• 4.2 编码器的FPGA 实现
• 4.2.1 编码器的整体说明
• 4.2.2 64-QAM PTCM 编码器的设计实现
• 4.2.3 编码器综合结果
• 4.3 译码器的FPGA 实现
• 4.3.1 64-QAM PTCM 译码器的设计实现
• 4.3.2 译码器综合结果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢