一种无速率编码调制方法的实现及应用

摘要

为了满足日益增长的高速率数据传输业务需求，提高信道利用率，本文建议了一种能够迫近信道容量的速率兼容调制方式（RCM），该种方法不需要信道信息反馈，就可以实现平滑的速率自适应和无缝的信道匹配。RCM还具有无速率的特点，这和传统的数字喷泉码类似，只要接收端接收到足够多的符号或者数据包就能够成功译码。为了改进传统RCM在低信噪比下的性能，本文建议了两种生成矩阵的构造方法，改进后的方案可以适用于更高动态范围的信噪比通信，产生更高的吞吐率。本文还提出了一种RCM的低复杂度的译码算法，使得在速率损失不大的情况下，可以大幅度降低译码的复杂度。最后对RCM的应用进行了简单的研究。
　　本文首先详细分析了RCM的基本原理，以及RCM进行自适应编码调制的方法。其次，根据RCM的原理和特点，研究了设计RCM生成矩阵的一些基本准则。针对目前 RCM生成矩阵设计的不足，通过优化其生成矩阵的权重分布和度分布，给出了两种RCM生成矩阵的设计方法，并加入了一种译码迭代停止方法，从理论分析与实验仿真上证明了新的方法可以获得比原方法更好的性能。实验结果显示，无论在高信噪比还是低信噪比下，LDPC码结合RCM的新型编码调制方案获得的吞吐率均优于LDPC码、Turbo码或Raptor码结合QAM调制的自适应系统。最后，利用RCM生成矩阵G中非零元素是实数的特点，本文还提出了一种RCM的低复杂度的译码方法，能够使译码时水平迭代的复杂度降低大约一半，大大的降低了译码的复杂度。
　　由于RCM具有不需要信道信息反馈和速率自适应的特性，又可以利用LDPC码等纠错码进行预编码，RCM有很大的潜力。未来可能成为卫星通信的一种备选方案。本文提出了一种基于RCM编码调制系统的安全编码方案，并对RCM应用于广播通信进行了简单介绍。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 本文的主要贡献与创新

1.4 本论文的结构安排

第二章 RCM基础

2.1 RCM的基本原理

2.2 RCM的编码

2.3 RCM的译码

2.4 基于RCM的编码调制系统及其性能

2.5 本章小结

第三章 RCM改进方法

3.1 RCM设计准则

3.2 改进RCM

3.3 改进方案对于解调和译码的影响

3.4 性能仿真

3.5 本章小结

第四章 RCM译码研究

4.1 RCM的译码流程

4.2 RCM的低复杂度译码算法

4.3性能仿真

4.4本章小节

第五章 RCM应用

5.1 基于RCM编码调制系统的安全编码方案

5.2 RCM的其它应用简介

5.3 性能仿真

5.4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录A 第二章中RCM译码算法

附录B 第三章中RCM的译码算法

攻读硕士学位期间取得的成果

学位论文评审后修改说明表