低Rician因子衰落信道下Turbo码性能研究

摘要

Turbo码是一种高效纠错编码,它应用Shannon有噪信道编码定理中的随机性编译码条件,同时采用迭代译码方法,获得了具有近似Shannon理论极限的译码性能。它的出现引起了编码理论界的广泛关注,推动了编码理论的进一步发展。由于其译码性能优越,已经成为3G和4G通信系统的差错控制编码方案。
　　莱斯信道是存在最广泛的一种无线信道,它广泛存在于卫星通信、航空通信、无线移动通信、郊区移动通信信道中。Turbo码的研究主要集中在高斯信道和瑞利信道条件下的编译码性能,其研究结果表明Turbo码在以上信道中都具有良好的性能。但是Turbo码在莱斯信道上的适用性研究较少,特别是Turbo码在低Rician因子衰落信道中的研究文献甚少。本文主要针对低Rician因子衰落信道,对Turbo码在低Rician因子衰落信道中的译码算法及其性能进行研究和仿真,并通过比较得出一个适宜低Rician因子衰落信道的编译码组合方案。重点仿真研究低 Rician因子衰落信道下Turbo码性能及其综合运用编码调制技术、均衡技术、分集合并接收技术时,点对点通信系统的性能。
　　文章首先介绍信道编码原理、Turbo码的基本编译码原理及几种软输入软输出译码算法,并对各种译码算法的性能进行仿真比较。描述了低Rician因子衰落信道的主要特点,根据其传输特性对Turbo码两种典型译码算法Log-MAP译码算法和SOVA译码算法进行修正,通过改变 Turbo码的不同设计参数对低 Rician因子衰落信道下Turbo码编译码系统进行性能仿真,并分析取得不同性能的原因。仿真分析了采用Log-MAP译码算法的LTE-Turbo码与BPSK、QPSK和OQPSK调制方式组合时的系统性能,说明在低Rician因子信道下,LTE-Turbo码与BPSK调制方式组合时系统性能最好。仿真比较了两种典型的Turbo码译码算法(Log-MAP和SOVA译码算法)与均衡技术(理想均衡、线性均衡和判决反馈均衡,分别采用RLS算法、LMS算法、CMA算法)结合时,低Rician因子大容量地空通信和散射通信系统的性能,仿真结果说明Turbo码采用理想均衡的效果最好、RLS算法其次、LMS算法以及判决反馈CMA算法性能最差;在低信噪比的情况下,Turbo码采用RLS算法和LMS算法的线性均衡比判决反馈均衡的性能好,而在高信噪比时则相反。最后,给出LTE-Turbo码与最大比合并分集接收技术相结合时,低Rician因子大容量地空通信和散射通信系统的性能。研究结果为设计低Rician因子衰落信道下的Turbo码提供了基本参数选择原则,可供工程设计时参考。

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第一章 绪论

§1.1 引言

§1.2 信道编码理论的发展和Turbo码的提出

§1.3 本课题的研究目的与意义

§1.4 本文主要内容和结构

第二章 Turbo码基本原理

§2.1 Turbo码编码结构及原理

§2.2 Turbo码译码结构

§2.3 Turbo码译码原理

§2.4 两种标准中的Turbo码

§2.5 本章小结

第三章 Turbo码在低Rician因子衰落信道下性能研究

§3.1 低Rician因子信道的总体描述

§3.2 低Rician因子衰落信道中Turbo码译码算法改进

§3.3 Turbo码在低Rician因子衰落信道下性能

§3.4 本章小结

第四章 Turbo码与调制、均衡和分集接收技术在低Rician因子衰落信道中的应用

§4.1 低Rician因子衰落信道下Turbo码与调制技术

§4.2 低Rician因子衰落信道下Turbo码与均衡技术

§4.3 低Rician因子衰落信道下Turbo码与分集技术

§4.4 本章小结

第五章 结束语

参考文献

致谢

攻读学位期间的论文发表情况

附录