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PCM/FM再入遥测系统中信道编码技术的应用

作　者: 季艳中
导　师: 赵泽茂
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 再入遥测技术脉冲编码调制/调频体制 Turbo码低密度校验码外部信息传递
分类号: TP873
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 93次
引　用: 2次
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内容摘要

我国再入遥测技术主要采用脉冲编码调制/调频(PCM/FM)体制,当码速率较低时(500Kbps以下),信号受到平坦衰落,增大系统功率可以降低系统误码率。目前,我国PCM/FM再入遥测体制的数据传输速率可以达到2 Mbps。由于传输速率的提高,信号受到严重的频率选择性衰落,码间干扰严重,增大系统功率也不能降低系统误码率。因此,在无线通信系统中常使用信道编码来提高系统的抗干扰能力,降低系统误码率。近年来,能有效抵抗信道衰落并逼近香农限的信道编码技术Turbo码、LDPC码受到广泛关注,已应用到各个通信领域。Turbo码通过卷积码和伪随机交织器相结合来构造具有伪随机特性的码,并在两个软输入/软输出(SISO)译码器之间进行多次迭代实现译码,从而使其获得了接近香农限的译码性能。LDPC码是另一类能够达到Shannon极限性能的线性分组码。与Turbo码相比,基于稀疏校验矩阵的LDPC码采用并行迭代译码算法,译码算法复杂度低,运算量小,且具有更低的错误平层,这些特点使得LDPC码成为可以挑战Turbo码的另一种信道编码方案。本文主要研究非规则LDPC码在莱斯信道下的度优化方法以及基于Turbo码和LDPC码的PCM/FM再入遥测系统的性能分析。获得的主要结论如下:首先,在高斯信道下对Turbo码以及LDPC码的译码算法的性能进行分析对比。对非规则LDPC码与规则LDPC码的译码性能作了比较,在相同的码率下优化结构设计的非规则LDPC码在码长小于规则码码长时其性能仍然优于规则码,比最优规则码有0.6 dB-1.5dB左右的编码增益。其次,根据PCM/FM再入遥测系统的特点,构建基于Turbo码和LDPC码的编码PCM/FM再入遥测系统架构模型。根据再入遥测信道的特点,建立了一种适用于编码的PCM/FM再入遥测系统的信道仿真模型,并将Turbo码和LDPC码应用于PCM/FM再入遥测系统,且进行了仿真实验。仿真结果表明,在再入遥测信道中,有编码的PCM/FM再入遥测系统在抗误码性能上有了很大的提高,与未编码的PCM/FM再入遥测系统相比有7dB以上的编码增益。最后,研究了非规则LDPC码的度优化问题,提出了一种在莱斯信道下基于EXIT图的非规则LDPC码度优化方法。该方法修正了RICE信道中未知信道状态信息条件下比特节点译码器曲线计算公式,并给出了RICE信道下的度优化结果。仿真结果表明,这种方法易于实现,而且经过优化的LDPC码在衰落信道中具有良好的性能。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 我国遥测技术发展概况  10-12
  1.2 Turbo 码研究进展  12-13
  1.3 LDPC 码研究进展  13-15
  1.4 论文的主要工作及内容安排  15-16
第2章再入遥测的基本理论与数字实现  16-30
  2.1 数字式遥测系统的组成  16-18
    2.1.1 数据采集系统  16-17
    2.1.2 数据恢复系统  17-18
  2.2 PCM/FM 调制解调的数字实现  18-21
  2.3 遥测信道  21-26
    2.3.1 相干带宽和相干时间  21-23
    2.3.2 瑞利衰落信道模型  23-25
    2.3.3 莱斯衰落信道模型  25
    2.3.4 双径信道模型  25-26
  2.4 遥测信道仿真模型的建立  26-29
    2.4.1 遥测信道模型  26-28
    2.4.2 莱斯信道容量计算  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章 Turbo 码和LDPC 码的编译码原理与比较分析  30-43
  3.1 Turbo 码的编译码原理  30-34
    3.1.1 Turbo 码的编码结构  30-31
    3.1.2 Turbo 码的译码结构  31-32
    3.1.3 Turbo 码的译码算法  32-34
  3.2 Turbo 码译码性能分析  34-35
  3.3 LDPC 码的编译码原理  35-40
    3.3.1 LDPC 码的表示  35-36
    3.3.2 LDPC 码的编码方法  36-38
    3.3.3 LDPC 码校验矩阵的构造  38
    3.3.4 LDPC 码的译码算法  38-40
  3.4 LDPC 码的译码性能分析  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章编码PCM/FM 系统建模及性能分析  43-53
  4.1 基于Turbo/LDPC 码的PCM/FM 系统模型  43-44
  4.2 PCM/FM 遥测系统数字仿真  44-48
    4.2.1 PCM/FM 系统仿真参数设置  44-45
    4.2.2 PCM/FM 系统仿真波形  45-48
  4.3 编码PCM/FM 遥测系统性能仿真  48-52
    4.3.1 基于Turbo 编码的PCM/FM 遥测系统性能分析  48-50
    4.3.2 基于LDPC 编码的PCM/FM 遥测系统性能分析  50-52
  4.4 本章小结  52-53
第5章 RICE 信道下基于EXIT 图的非规则LDPC 码设计与分析  53-61
  5.1 引言  53
  5.2 EXIT 图原理  53-57
    5.2.1 EXIT 图分析方法  53-56
    5.2.2 LDPC 码译码门限  56-57
  5.3 LDPC 码在RICE 信道中的特性  57-59
    5.3.1 RICE 信道中的VND 曲线  57-58
    5.3.2 RICE 的稳定性和对称性  58-59
  5.4 在RICE 信道下的非规则码优化  59-60
  5.5 本章小结  60-61
第6章总结与展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-69
附录  69

PCM/FM再入遥测系统中信道编码技术的应用

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