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Turbo码在准4G及级联调制系统下仿真研究

作　者: 张英
导　师: 赵旦峰
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: Turbo码 Turbo迭代联合接收 LTE UMB
分类号: TN911.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 37次
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内容摘要

在通信系统中,人们一直致力于信息传输的有效性和可靠性的研究,信道纠错编码技术一直是人们研究的重点。1993年,Turbo码的提出,以其接近Shannon极限的优异性能引起了轰动,并成为研究纠错编码的热点课题。经过十几年的发展,目前,Turbo码已经走向了实用化的道路,在准4G及级联系统下的Turbo码已成为了人们研究的重点。论文以基于准4G协议中的Turbo码构造实现和提高级联系统的误比特率性能为研究目标,首先分析了3G中3GPP标准、CDMA2000协议、WiMAX协议,然后分析了准4G中的LTE协议和UMB协议以及Turbo码编码结构和交织算法,对影响通信性能的参数进行了仿真分析。同时,根据已有的译码方案提出折线逼近译码。最后,论文针对编码调制联合接收技术,在低信噪比条件下,进行了系统设计和仿真研究。通过研究基于3G和准4G协议中的Turbo码构造,发现它们在与QAM级联时,LTE协议Turbo码构造方案的误比特率性能明显优于其它几种。而与PSK级联时,LTE协议Turbo码结构、3GPP协议Turbo码结构的误比特率均可达到e-6附近,优于其它方案。而在译码的仿真中,折线逼近译码方案能带来0.35db的编码增益,在Xilinx的Virtex2系列芯片上实现时,它的系统主要资源占用率仅高于Max-Log-MAP译码的8%,而没有占用高次幂逼近算法中消耗的乘法器资源,系统延时较Max-Log-MAP相当,译码速率可达25MHz。最后,在基于Turbo码的调制级联系统研究中,综合比较四种设计方案,得出了基于Turbo码的串行迭代级联系统中的多维概率结构具有最好的误比特率性能,突破了高码率短帧Turbo码在低信噪比区间的性能瓶颈。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-22
  1.1 引言  11-12
  1.2 Turbo码的研究现状  12-20
    1.2.1 准4G协议中的Turbo码  13-18
    1.2.2 基于Turbo码的调制级联系统  18-20
  1.3 本文主要工作和内容结构  20-22
第2章 3G-准4G协议中的Turbo码构造原理  22-38
  2.1 3GPP标准的Turbo码方案  22-26
    2.1.1 3GPP标准的Turbo码编码结构  22-23
    2.1.2 3GPP标准的Turbo码交织方案  23-26
  2.2 CDMA2000协议的Turbo码方案  26-28
    2.2.1 CDMA2000协议的Turbo码编码方案  26-27
    2.2.2 CDMA2000协议的Turbo码交织方案  27-28
  2.3 WiMAX协议的Turbo码方案  28-30
    2.3.1 WiMAX标准的Turbo码编码方案  28-29
    2.3.2 WiMAX协议的Turbo码交织方案  29-30
  2.4 LTE协议的Turbo码方案  30-33
    2.4.1 LTE协议的Turbo码编码方案  31-32
    2.4.2 LTE协议的Turbo码交织方案  32-33
  2.5 UMB协议的Turbo码方案  33-35
    2.5.1 UMB协议的Turbo码编码方案  34-35
    2.5.2 UMB协议的Turbo码交织方案  35
  2.6 3G-准4G协议中的Turbo译码算法  35-37
  2.7 本章小结  37-38
第3章 3G-准4G协议中的Turbo码构造仿真分析  38-70
  3.1 3GPP结构的仿真结论和数据分析  38-42
    3.1.1 约束长度仿真  38-39
    3.1.2 码长仿真  39-40
    3.1.3 调制仿真  40-41
    3.1.4 码率仿真  41-42
  3.2 CDMA2000结构的仿真结论和数据分析  42-46
    3.2.1 约束长度仿真  42-43
    3.2.2 码长仿真  43-45
    3.2.3 调制仿真  45-46
    3.2.4 码率仿真  46
  3.3 WiMAX结构的仿真结论和数据分析  46-49
    3.3.1 码长仿真  46-47
    3.3.2 码率仿真  47-49
    3.3.3 迭代次数  49
  3.4 LTE结构的仿真结论和数据分析  49-54
    3.4.1 约束长度仿真  50-51
    3.4.2 码长仿真  51-52
    3.4.3 调制仿真  52-53
    3.4.4 码率仿真  53-54
  3.5 UMB结构的仿真结论和数据分析  54-57
    3.5.1 约束长度仿真  54-55
    3.5.2 码长仿真  55-56
    3.5.3 调制仿真  56
    3.5.4 码率仿真  56-57
  3.6 Turbo码构造性能对比  57-60
    3.6.1 Turbo码级联QAM性能  58-59
    3.6.2 Turbo码级联PSK性能  59-60
  3.7 Log-Map折线逼近译码仿真  60-69
    3.7.1 软件仿真  60-64
    3.7.2 硬件性能  64-69
  3.8 本章小结  69-70
第4章基于Turbo码的调制级联系统仿真研究  70-89
  4.1 调制编码级联系统  70-71
  4.2 基于Turbo码的多级并联系统仿真研究  71-76
    4.2.1 模块设计原理  72-74
    4.2.2 仿真结论和数据分析  74-76
  4.3 基于Turbo码的串行迭代系统仿真研究  76-85
    4.3.1 多维概率结构设计  77-79
    4.3.2 码字复接结构设计  79-80
    4.3.3 仿真性能分析  80-85
  4.4 基于Turbo码的混联迭代系统设计  85-86
  4.5 基于Turbo码的并联接收机设计  86-87
  4.6 本章小结  87-89
结论  89-91
参考文献  91-98
攻读硕士学位期间发表论文和取得的科研成果  98-99
致谢  99-100
附录 LTE码长仿真  100-105

Turbo码在准4G及级联调制系统下仿真研究

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