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LTE中纠错编码的研究及其DSP实现

作　者: 陈斌
导　师: 阎波
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: LTE 信道编解码咬尾卷积码 Turbo码 DSP
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

LTE(Long Term Evolution)是3GPP标准化组织于2004年底启动的对第三代移动通信技术的演进项目。为了满足LTE系统对更低的系统时延、更高的用户数据率、更大的系统容量、更大的覆盖率和更低的成本的要求,在LTE系统中采用OFDM(正交频分复用)和MIMO(多输入多输出)作为其关键技术以及采用扁平化的网络结构;LTE系统支持最大20MHz的可扩展系统带宽,实现了在下行方向100Mbps和上行方向50Mbps的峰值传输速率。纠错编解码技术是LTE移动通信系统中至关重要的一环,纠错编解码技术的好坏将直接影响到系统容量和系统性能。针对LTE系统中的纠错编解码技术,本文进行了深入、系统的理论分析与研究,并完成了相关编解码算法的DSP实现。首先,本文对纠错编解码的原理进行了回顾,包括最大似然译码、卷积码和维特比译码等。其次,本文对咬尾卷积码和Turbo码的编译码原理进行了深入的分析。针对咬尾卷积码,本文重点讨论了最大似然译码算法和环绕维特比译码算法,并对其性能进行了MATLAB仿真;针对Turbo码,本文讨论了最大后验译码MAP算法、Log-MAP算法和Max-Log-MAP算法,并在LTE信道环境中仿真了其译码性能。最后,在MATLAB仿真链路的基础上,本文基于飞思卡尔的MSC8156 DSP实现了咬尾卷积码的编码和环绕维特比译码算法、Turbo码的编码和Max-Log-MAP译码算法,并对DSP实现进行了测试和分析,测试结果证明了算法的工程可实现性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章绪论  14-24
  1.1 移动通信技术的发展与演进  14-15
  1.2 UMTS 的长期演进LTE  15-20
    1.2.1 LTE 的概念  15-16
    1.2.2 LTE 系统的特点  16-17
    1.2.3 LTE 关键技术  17-20
      1.2.3.1 MIMO 多天线技术  17-18
      1.2.3.2 OFDM 多载波技术  18-20
  1.3 纠错编码技术的发展及研究意义  20-22
    1.3.1 纠错编码技术的发展  20-22
    1.3.2 纠错编码技术的研究意义  22
  1.4 课题来源与本文的结构安排  22-24
第二章纠错编码基础  24-36
  2.1 数字通信系统模型  24-25
  2.2 纠错编码的基本原理  25-29
    2.2.1 纠错编码的基本概念  25-26
    2.2.2 纠错编码的分类  26
    2.2.3 最大似然译码准则  26-28
    2.2.4 信道编码定理  28-29
  2.3 卷积码基础  29-35
    2.3.1 卷积码的基本概念  29-30
    2.3.2 卷积码编码的表示  30-31
      2.3.2.1 卷积码编码器的状态转移图  30
      2.3.2.2 卷积码编码器的网格图  30-31
    2.3.3 卷积码的分类  31-32
    2.3.4 卷积码的译码  32-35
      2.3.4.1 维特比译码算法  32-33
      2.3.4.2 维特比译码算法的性能  33-35
  2.4 本章小结  35-36
第三章咬尾卷积码编译码的研究  36-49
  3.1 咬尾卷积码的基本概念  36
  3.2 LTE 中的咬尾卷积码编码  36-37
  3.3 咬尾卷积码的译码算法  37-42
    3.3.1 最大似然译码算法  38-40
    3.3.2 环绕维特比译码算法  40-42
  3.4 译码性能分析  42-48
    3.4.1 系统仿真链路  42-44
    3.4.2 误码率性能分析  44-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章 Turbo 码编译码的研究  49-72
  4.1 Turbo 码的编码  49-52
    4.1.1 Turbo 码的编码结构  50
    4.1.2 Turbo 码的分量码  50-51
    4.1.3 Turbo 码的交织器  51-52
  4.2 Turbo 码的译码  52-53
    4.2.1 Turbo 码的译码原理  52-53
    4.2.2 Turbo 码译码器的组成  53
  4.3 LTE 中的Turbo 码编码  53-55
  4.4 Turbo 码的译码算法  55-64
    4.4.1 MAP 译码算法  56-62
    4.4.2 Max-Log-MAP 译码算法  62-64
    4.4.3 Log-MAP 译码算法  64
  4.5 译码性能分析  64-71
    4.5.1 系统仿真链路  64-65
    4.5.2 误码率性能分析  65-71
  4.6 本章小结  71-72
第五章 LTE 中纠错码的DSP 实现及验证  72-85
  5.1 MSC8156 DSP 简介  72-76
    5.1.1 MSC8156 结构与性能  72-73
    5.1.2 SC3850 结构与性能  73-74
    5.1.3 基带硬件加速单元  74-76
  5.2 纠错码编译码的DSP 实现  76-80
    5.2.1 Turbo 编译码的实现  76-79
      5.2.1.1 Turbo 编码的实现  76-78
      5.2.1.2 Turbo 译码的实现  78-79
    5.2.2 咬尾卷积码编译码的实现  79-80
      5.2.2.1 咬尾卷积码编码的实现  79
      5.2.2.2 咬尾卷积码译码的实现  79-80
  5.3 测试和验证  80-84
    5.3.1 测试和验证平台  80
    5.3.2 测试和验证方案  80-82
    5.3.3 测试结果分析  82-84
  5.4 本章小结  84-85
第六章结论与展望  85-87
  6.1 论文工作总结  85
  6.2 下一步研究展望  85-87
致谢  87-88
参考文献  88-90
个人简历及攻读硕士期间的研究成果  90-91

LTE中纠错编码的研究及其DSP实现

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