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比特交织编码调制迭代译码技术研究

作　者: 赵振华
导　师: 彭华
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 军事情报学
关键词: 比特交织编码调制迭代译码 解映射 维特比译码 软输入软输出译码 重复累积码 载波同步 EM算法
分类号: TN911.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文致力于比特交织编码调制迭代译码(Bit-Interleaved Coded Modulation with IterativeDecoding,BICM-ID)系统接收端解调译码联合处理的研究。BICM-ID系统将编码和调制技术相结合，通过对映射规则的设计，间接地将码字汉明距离转化为欧氏距离，提高了系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道下的性能；系统中加入的交织器，增强了系统抗衰落性。在接收端，通过对解调译码的联合迭代处理，降低了系统误码率。鉴于BICM-ID系统优良的性能，目前在无线通信领域已得到了广泛的应用。论文主要进行了四个方面的研究工作：(1)研究了基于软判决反馈的解映射译码联合迭代处理方法，分析了影响系统性能的各种因素，改进了卷积码的软输入软输出(SISO)译码算法使之适用于编码调制系统，推导了卷积码外信息的计算方法；(2)深入研究了基于硬判决反馈的解映射译码联合迭代处理方法，分析了该类算法在低信噪比条件下性能较差、存在误码传播现象的原因，针对这一问题，提出了两种改进算法，其一是减少利用译码器的判决结果进行解映射调整，扩大搜索范围，寻找更优的判决反馈解映射算法；其二是融合硬判决和软判决反馈方法，通过软化维特比译码器硬判决反馈值，扩大了最优符号的搜索范围，减小了误码传播；(3)介绍了重复累积码(Repeat Accumulate code,RA)的编码方式及译码算法。对于基于RA码的编码调制系统，引入了迭代处理，并分析了迭代次数对系统性能影响，给出了该系统达到良好性能的合理迭代次数；(4)详细讨论了目前BICM-ID系统所使用的载波同步算法，比较了各种算法的优劣，提出了一种编码辅助的迭代载波同步算法。其中，创新点和研究贡献可概括如下：1、改进了系统、非系统卷积码的SISO译码算法并推导了外信息的计算方法；2、针对硬判决反馈BICM-ID系统在低信噪比条件下误码较高，存在误码传播现象，提出了一种改进的判决反馈解映射算法。改进算法通过对信号点间欧氏距离的重新计算，优化了解映射算法，扩大了最优符号的搜索范围，提高了系统性能；3、结合软判决、硬判决反馈解映射算法，提出了一种改进解映射算法。改进算法通过软化维特比译码器硬判决输出，改善了解映射效果，降低了系统的误码传播；4、针对基于RA码的编码调制系统误码较高问题，设计了基于RA码的BICM-ID系统；5、提出了一种基于EM算法且利用卷积码译码器输出的外信息软映射进行辅助的迭代载波同步算法。新算法扩大了同步参数的估计范围，同时也满足了系统对同步参数估计精度的需求，改善了系统性能。

全文目录


目录  4-6
表目录  6-7
图目录  7-9
摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-19
  1.1 研究背景  12
  1.2 编码调制技术发展现状  12-14
  1.3 BICM-ID 研究现状  14-15
  1.4 解调译码联合处理  15-16
  1.5 本文主要工作  16-17
  1.6 本文结构安排  17-19
第二章 软判决反馈 BICM-ID  19-34
  2.1 引言  19
  2.2 软判决反馈 BICM-ID 系统  19-25
    2.2.1 卷积编码  20
    2.2.2 比特交织  20
    2.2.3 符号映射  20-21
    2.2.4 信道描述  21
    2.2.5 软解映射  21-22
    2.2.6 软输入软输出译码  22-25
  2.3 BICM-ID 系统性能分析  25-32
    2.3.1 交织长度的影响  25-26
    2.3.2 迭代次数的影响  26-27
    2.3.3 映射方式的影响  27-32
  2.4 小结  32-34
第三章 硬判决反馈 BICM-ID  34-48
  3.1 引言  34
  3.2 硬判决反馈 BICM-ID 系统  34-37
    3.2.1 软解映射  34-35
    3.2.2 维特比译码  35-37
  3.3 BICM-ID 系统性能分析  37-40
    3.3.1 交织长度的影响  37-38
    3.3.2 迭代次数的影响  38
    3.3.3 映射方式的影响  38-40
  3.4 改进的解映射算法  40-47
    3.4.1 改进算法一  40-43
    3.4.2 改进算法二  43-46
    3.4.3 两种改进算法比较  46-47
  3.5 小结  47-48
第四章 重复累积码及其在 BICM-ID 系统中的应用  48-60
  4.1 引言  48
  4.2 RA 码简介及发展现状  48-49
  4.3 RA 码的结构描述  49-50
    4.3.1 RA 码的 Turbo 码表示  49-50
    4.3.2 RA 码的 Tanner 图表示  50
  4.4 RA 码的译码  50-51
  4.5 基于 RA 码的 BICM 系统  51-55
  4.6 基于 RA 码的 BICM-ID 系统  55-58
    4.6.1 迭代次数的影响  56-57
    4.6.2 不同映射方式的系统性能比较  57-58
  4.7 小结  58-60
第五章 BICM-ID 系统载波同步  60-78
  5.1 引言  60-61
  5.2 信号模型描述  61-62
  5.3 非数据辅助(NDA)同步参数估计  62-70
    5.3.1 频偏估计  62-68
    5.3.2 相偏估计  68-70
  5.4 基于判决引导(DD)同步参数估计  70-71
  5.5 编码辅助的同步参数估计  71-77
    5.5.1 BICM-ID 迭代载波同步系统  71
    5.5.2 频偏和相差对译码性能的影响  71-72
    5.5.3 基于 EM 算法的迭代载波同步算法描述  72-74
    5.5.4 改进的 EM 算法  74-77
  5.6 小结  77-78
结束语  78-80
参考文献  80-87
作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作  87-88
致谢  88

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信息论
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