比特交织Turbo编码调制技术的研究

摘要

随着通信技术特别是移动通信技术的快速发展，通信系统的功率利用率、频谱利用率以及移动信道带来的各种干扰和噪声等一直是制约通信系统性能的主要问题。编码调制技术将编码和调制结合在一起，在不降低频带利用率和功率利用率的情况下以设备的复杂化来换取编码增益从而提高系统的性能。但是虽然它在AWGN信道下是最优的，在衰落信道却不然。为了解决这一问题就引出了BICM，它是将比特交织与编码调制技术相结合，结果表明可以得到在瑞利信道下更好的增益。随着Turbo码的发展，人们又考虑用Turbo码代替传统BICM中的卷积编码，并在收端引入迭代译码，从而结合了Turbo编码高功率利用率和编码调制技术高频带利用率的优点，能更好地适应无线通信对于高有效性和高可靠性的要求，具备广阔的应用前景。
　　 本文首先研究了Turbo码编译码结构及比特交织编码调制技术的基本原理，详细阐述了编码、交织、调制以及解调、译码的方法和流程。
　　 紧接着研究了基于迭代反馈译码的BICM算法——BICM-ID技术，仿真结果表明，经过迭代译码之后的系统具有更好的误码性能。
　　 然后重点研究了将Turbo码与BICM相结合的比特交织Turbo编码调制技术（BITCM）。论文描述了BITCM技术的基本原理、构建了系统的传输模型，对常用的几种译码算法进行了研究，并详细推导了MAP算法、Log-MAP算法和Max-Log-MAP算法，通过仿真论证了BITCM技术比传统BICM-ID技术性能更优越。
　　 为了进一步提高系统性能，增加分集增益，本文还提出将星座旋转和Multi-QAM调制这两种信号空间分集技术结合到BITCM系统中去。论文给出了改进系统的原理框图，介绍了星座旋转和Multi-QAM调制技术的基本原理，并详细分析了与之对应的解调算法——矢量高斯近似算法（VGA）、标量高斯近似算法（SGA）以及Multi-QAM解调算法。
　　 最后对各种算法进行了仿真分析比较。结果表明，改进算法能够获得很好的性能，并且迭代次数越多，系统性能越好；旋转矩阵维数越大或多路传输路径越多，即分集阶数越大，则性能越好；调制阶数越小，系统性能越好。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 Turbo码及BICM简介

3 比特交织Turbo编码调制技术

4 BITCM与信号空间分集技术的结合

5 性能仿真与分析

6 总结与展望

致 谢

参考文献

附 录