淦星星[1]2007年在《网格编码调制技术的FPGA实现》文中进行了进一步梳理在传统的数字传输系统中，纠错编码与调制是各自独立设计并实现的，译码与解调也是如此。80年代初，Ungerboeck根据调制解调与纠错编码的特点，提出了一种新的思想，称作网格编码调制，记为TCM(Trellis Coded Modulation)。它是将调制解调与纠错编码当成一个整体来设计。它的中心思想是：采用编码方法将信号空间做最佳分割，使已调信号矢量端点间有最大的距离。这样就可以在相同发射功率、相同有效性的条件下提高信息传输的可靠性，特别适用于频带受限和功率受限信道。它在卫星通信和移动通信中的应用又使它成为研究热点。本文介绍了TCM编码调制的基本原理，在此基础上提出了一种新的TCM编码的方法；介绍了卷积码Viterbi译码的基本原理和步骤，在此基础上分析了TCM的Viterbi译码的特点；研究了TCM在高斯白噪声条件下的误码性能及其编码增益，并在MATLAB上仿真来进行验证；介绍了数字逻辑设计的基本方法和流程，在此基础上介绍了基于FPGA的TCM系统的各个模块。
王珏[2]2011年在《多维TCM及CPM编码调制技术研究》文中研究指明网格编码调制(?)(trellis-coded modulation,TCM)/多维TCM以及连续相位调制(Continuous Phase Modulation, CPM)都是用于带宽受限信道的高效编码调制方案。其中多维TCM具有可实现分数值的频谱效率、可基于线性码实现完全旋转不变性、支持高速译码等优点,而CPM是一类包络恒定不变、相位连续变化的编码调制方案,由于这些特点使得它具有对相位幅度变化不敏感、适合采用高效非线性功率放大器放大、功率效率和频谱利用率较高等优点。正是这些优点,使得它适合在功率和带宽受限的无线通信中应用,如卫星通信、深空通信等,在未来无线通信中具有广阔的应用前景和研究价值。本文的主要工作包括两部分：其一是多维TCM的编译码实现以及它在AWGN信道和突发错误信道下的系统性能仿真；其次又通过系统建模,建立RS码和多维TCM的串行级联方式,得到了它在我们所给出的一种突发错误信道下的系统性能。其二是对现有的CPM容量的分析方法予以回顾,并得出适合Rayleigh衰落信道接收端未知信道状态信息的信道容量计算方法,并进行仿真模拟,根据仿真结果,分析并得到出最终相应的结论。本文工作一方面为多维TCM编译码器的实现以及具体的应用提供了理论上支持,使之成为一种可能。另一方面完善了CPM的参考性能,对CPM编码调制系统的设计和研究,给出一定的参考价值和指导意义。
刘建军[3]2008年在《基于Turbo码的联合信源信道编译码方法研究》文中提出随着移动通信和深空通信领域的迅速发展,在无线信道上传输多媒体数据的应用日趋广泛。下一代无线通信系统设计的目标是在高速移动环境下实现宽带的、高速的数据传输。由于无线信道带宽资源十分有限、差错率高、衰落显著,为多媒体数据的可靠传输带来了巨大的挑战。国际标准的图像、视频编码方法取得了较高的压缩比,由于采用可变长编码(Variable Length Coding, VLC)方法,导致码流对信道差错非常敏感。因此,迫切需要研究高可靠的信道差错保护技术,以提高端到端的传送质量。Turbo码作为一种新型的信道编码方法,取得了接近香农理论限的优异性能,得到了国际学术界的广泛关注,目前已经被第三代移动通信系统标准和深空通信标准采纳。另一方面,实际空间通信系统的时延和复杂度受到了严格限制,经典的香农分离编码系统不能达到性能最优,联合信源信道编译码技术成为当前国内外编码界研究的热点之一。基于以上考虑,本文选择基于Turbo码的联合信源信道编译码方法作为研究课题。本文在香农信息论的基础上,介绍了传统的信源压缩编码方法和信道纠错编码方法。研究了Turbo码的相关核心技术,包括Turbo码原理与应用、高带宽效率Turbo编码调制和基于Turbo码的联合信源信道编译码方法。提出了LCB迭代停止算法、适用于TTCM系统的符号级软输出维特比算法以及两种联合信源信道译码算法,探讨了新方法在图像数据传输中的应用。本文的主要工作和创新点包括:1.针对Turbo码译码时延大,提出了适用于流媒体传输的快速Turbo译码方法及LCB(LLR Characteristic Based)迭代停止算法,在不损失比特误码率(Bit Error Ratio, BER)性能的前提下,有效减小了平均译码迭代次数,为Turbo码应用于实时业务提供了解决方案。2.针对无线信道带宽资源受限、衰落显著等问题,研究了Turbo码与网格编码调制(Trellis Coded Modulation, TCM)技术相结合的高带宽效率编码调制方法。提出了适用于Turbo TCM系统的符号级软输出维特比算法,降低了译码的复杂度。3.基于可变长编码的剩余信源冗余,提出了一种利用信源先验知识的联合信源信道Turbo译码方法。构造了一种复合状态表示的比特级超格图,将VLC码树的比特转移概率结合到Turbo码迭代译码算法中,降低了变长编码数据传输的符号误码率。4.将可变长编码与Turbo编码相结合,提出了一种新型的信源信道混合级联编码模型,称为可变长Turbo码方法。通过子状态合并方法,构造了符号级的联合网格图,实现了变长符号级的后验概率译码算法(VLS-APP),更加符合信源的先验特征。在译码器端,采用联合信源信道迭代译码结构,提高了编码系统的传输性能。5.基于CCSDS图像数据压缩标准,研究了适用于空间通信的高保真度可伸缩性压缩编码算法,将本文提出的可变长Turbo码方法应用于嵌入式图像码流传输,提高了图像重建质量。
王利利[4]2008年在《联合编码调制技术中TCM与BICM方案性能研究》文中认为联合编码调制(coded modulation, CM)一直是很热的研究课题,随着高速、宽带移动通信的出现,作为以“不展宽频带编码”为特征的CM技术更加日益受到研究者们的重视。但是已有大量结果表明:典型的CM技术网格编码调制(trellis-coded modulation, TCM)在AWGN信道中是最佳方案,有着最佳的编译码方法、最佳的映射规则;但是在衰落信道中,结果却不理想,丧失掉大量的编码增益。因此,讨论衰落信道中应用各种CM方案的性能已成为CM研究中新的热点。本文深入探讨了几种CM方案,包括Ungerboeck TCM方案、BICM方案、BICM-ID方案以及Turbo TCM方案,分析了它们的原理及主要组成部分,并给出了它们在AWGN信道和Rayleigh衰落信道中的误比特率性能仿真曲线,其中更是着重给出了集分割的原理,并且从Shannon信道编码理论角度解释了TCM技术的物理意义。本文的仿真是针对各状态最优卷积编码与8PSK调制相结合而展开的。仿真结果表明,在AWGN信道中,TCM方案可以取得最优的性能,在BER=10-5时,4状态2/3码率8PSK TCM方案与无编码QPSK调制相比可以取得2.5dB的增益,相比来看BICM方案的性能要差得多,而BICM-ID方案在三次循环译码后性能逼近TCM方案;在Rayleigh衰落信道中,TCM方案的性能极差,BICM方案却提供了最佳的CM性能,而BICM-ID方案在三次循环译码后与BICM方案相比有1dB的增益;随着迭代译码次数增加BICM-ID方案的系统性能不断提高,但提高的幅度随着迭代次数的增加而减小,两轮译码后的性能优于BICM方案。最后分析了Turbo TCM系统的设计方案,并给出了其在Rayleigh衰落信道中的性能曲线,结果表明,UP集分割是最适用于Turbo TCM方案的集分割方式,且Turbo TCM与8状态2/3码率8PSK BICM方案相比,在BER=10-5时,有4dB的增益。
王静[5]2012年在《8PSK+TCM编码调制解调技术》文中指出近年来,通信技术随着人们的需求得到了飞速的发展,人们对通信系统的要求也越来越高,大的容量是系统首先应具备的,频率利用率和通信质量的保证也是不可忽视的。通信技术的不断发展也使得频带资源日益缺乏,如何在有限的频带上完成高质量的通信一直是人们追求的目标。因此,作为解决这一问题的方法之一,TCM编码调制解调技术被提了出来。本文研究了网格编码调制与解调技术,这种技术是建立在Ungerboeck提出的子集划分的方法的基础上的,不需要改变原来的传输速率和带宽,获得的编码增益十分可观,约为3-6dB。TCM+8PSK的解调方法通常是Viterbi译码。数据在经过高斯噪声信道后经过维特比译码可以大大减小判别时候的误码率,数年来,这门技术发展得很快,逐渐取代很多其他的方法,而在各个领域得到扩展和延伸,例如多用户检测领域和卫星通信领域等。本文给出了一种基于FPGA的网格编码调制解调技术的实现方式,这种技术解决了通信系统中高速传输数据所面临的频带资源受限的问题。将编码和调制有机结合在一起,以4状态编码方式为基础,解决了将编码和8PSK单独使用所带来的弊端,以保证数据在复杂信道中的传输质量。在解调信号时,研究了基于欧氏距离的维特比译码,是在卷积编码的维特比译码方法的基础上做了些改进。值得注意的是传统的维特比译码比较的是汉明距离,且网格图表示的状态是码组。但是本课题所使用的维特比译码比较的是欧氏距离,且网格图表示的是波形。本文在充分研究了TCM原理的基础上,通过matlab和FPGA来分别实现了AWGN信道下TCM信号的产生和解调。
吴谦[6]2015年在《TCM-COFDM系统的物理层安全方法研究》文中指出随着无线通信技术的飞速发展和广泛应用,其信息传输的安全性越来越受到人们的关注,尤其是随着具有超强计算能力设备的不断出现,使得依赖于计算复杂度的传统加密技术不再牢靠。因此,为了实现绝对意义上的安全通信,物理层安全机制的研究受到了人们广泛重视。本文首先介绍了物理层安全机制的概念、方法及评价准则,分析研究了TCM-COFDM系统在不同信道环境和不同编码参数下的误码性能和安全性能；在此基础上,设计了PTCM-COFDM (Punctured Trellis Coded-Modulation Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)和基于人工噪声的PTCM-COFDM两种安全传输方案。其主要思想就是利用差异化信道理论,通过对信息编码过程进行打孔和增加人工噪声,在保证合法用户正常接收的条件下,窃听用户信道的微弱退化,将导致其误码率迅速增大,从而无法获取到任何有用的信息,实现一般意义下的绝对安全。在设计安全性验证算法的基础上,仿真研究了该系统的物理层安全性。仿真实验结果表明PTCM-COFDM系统不仅具有良好的频带利用率和抗干扰性能,而且在高斯窃听信道和衰落信道中的安全界相对于TCM-COFDM系统分别有10.5dB和8.5dB的减小；人工噪声的引入,使PTCM-COFDM系统在衰落信道下表现出更好的安全性,其安全界减小可达17dB。安全界的减小,预示着窃听信道较小的退化,就可以使误码率高于0.4,从而实现绝对安全。
黄蕾[7]2007年在《TCM技术在大气激光通信系统中的应用研究》文中研究表明OPPM(Overlapping Pulse-Position Modulation)是PPM(Pulse-Position Modulation)的改进形式，是对PPM调制信号集的扩展，在不缩短光脉冲宽度的前提下相比PPM具有更高的信息传输效率，但由于正交性的破坏其抗码间干扰的能力相比PPM有所下降，需要采用适当的信道编码技术来改善系统的性能。现有的Turbo码、RS码等编码方式虽然能够获得一定的编码增益，但纠错能力的获得都是以牺牲带宽利用率为代价的。如果存在某种编码方式能够在保持带宽利用率的前提下获得编码增益，无疑可以缓解通信系统中信息传输的有效性与可靠性之间的矛盾。TCM(Trellis Coded Modulation)是一种将编码和调制作为一个整体进行设计的新型编码方式，通过在卷积码和调制信号之间进行适当的映射，扩大信号序列之间的欧几里德距离，从而提高系统的抗干扰能力，获取编码增益。由于该方法是通过系统内部的组合优化来提高系统的整体性能，所以既不降低带宽利用率，也不降低功率利用率。将TCM技术应用于大气激光通信系统中发挥它的优势是一个非常有意义的研究课题。本文主要研究将TCM技术应用于采用OPPM调制方式的大气激光通信系统中，在不降低带宽利用率的前提下改善系统性能的方法。本文在研究PPM、OPPM两种调制方式以及TCM原理的基础上，设计出面向80PPM的TCM系统，并对该系统在MATLAB7．0环境下进行了计算机仿真，仿真结果表明通过引入TCM技术可以使得80PPM调制相比4PPM调制在不降低带宽利用率的前提下获得1～3dB的编码增益。在设计系统的时间同步模块时除考虑到自相关函数的要求，还结合TCM系统网格图的特点选择不能连续发送的OPPM信号序列作为最佳同步码序列，可以降低假同步概率。随后对TCM系统中发送端和接收端的各个模块进行基于FPGA的建模与设计，仿真结果表明所设计的系统能够达到预期的功能要求。最后使用集成电路验证系统实验箱(配合Xilinx公司的XC2S200 PQ208 FPGA适配板)、激光器、光电探测器、万用表、逻辑分析仪等硬件设备搭建实验系统，对实验系统的测试表明在所设定的实验条件下能够实现双方正常通信。
蒋佳人[8]2017年在《卫星通信中的新型编码调制技术研究与实现》文中研究指明卫星通信是一种利用人造地球卫星对空间电磁波进行转发或者反射来实现通信的技术,而它的中继站就是人造地球卫星。卫星信道是一种典型的时变衰落信道。通常会采用对传输信息进行纠错编码的方法来弥补信道衰落对信息传输质量的影响,相对于传统的以加大系统功率作为代价的方法来说更有意义。有效性和和可靠性是通信技术最基本的要求,采用纠错编码技术能保证通信可靠并有效进行。将RS码与TTCM编码调制通过交织编码进行串行级联的码型具有优良的抗误码性能,能够有效地纠正因为信道衰落导致的突发错误和随机错误,在卫星通信和移动通信系统中得到了广泛应用。RS码是应用十分广泛的一种纠错码型。作为多进制码的一种,RS码的抗突发错误能力很强。因此RS码经常被首选为纠错码或者一个成分码用于设计数据的传输或存储纠错的方案中。Turbo码是目前为止发现的性能最好的编码之一。它因反馈迭代译码类似于涡轮机原理(Turbo)而命名,采用软入/软出(SISO)的BCJR迭代译码算法。TCM编码调制将编码技术和调制技术相结合,利用“子集划分”理论来代替传统利用扩展频来换取编码增益。本文研究的TTCM编码调制即是将两种编码结合,把TCM编码调制作为Turbo码中的成分码进行实现。本文中介绍的级联码采取TTCM编码调制技术作为内码,RS编码作为外码,然后通过块交织器进行级联的方式来实现。这充分利用了 TTCM的最优维特比译码和RS码较强的纠突发错误的能力,大大提高了级联码的纠错能力,很大程度上改善了通信系统的性能。本文研究了 RS码和TTCM编码调制的相关理论和原理,充分结合卫星信道的特点,提出了该新型级联码。先通过MATLAB对其进行仿真来判断该方案的可行性,再用C语言来分别进行RS码和TTCM编码调制的编码器和译码器的实现,最后通过交织将两种码进行级联实现级联码的编码调制和解调译码,并用一组数据进行传输观察分析误码率验证其可行性。
吴小波[9]2012年在《网格编码调制级联空时分组编码的研究与FPGA实现》文中进行了进一步梳理在信息数字化的今天,数据急剧膨胀给通信系统带来了更为严峻的考验,如何提高系统的信道容量和数据传输速率成了解决问题的关键。本课题研究的级联空时码不仅可以大大提高系统的信道容量而且可以提高数据的传输速率,能有效地解决通信系统中信道容量有限和实现高速数据可靠传输的问题。网格编码调制(TCM)可以在不提高发射功率或者增加带宽的条件下改善系统性能,空时分组编码(STBC)通过简单的编码可以获得很好地分集增益。结合这两种编码技术组成一种级联码可以同时获得编码增益和分集增益,其中TCM为系统提供编码增益,STBC为系统提供分集增益。这种传统的级联码结构在实现时需要多次串并转换,增加了系统的复杂度。本文对此进行了改进,改进后不仅提高了该系统的码率而且在性能上也得到改善。为了适应未来移动通信系统对高速数据传输和信道容量的高要求,本文将改进后的级联码结构与分层空时编码相结合,提出了一种LTCM-STBC系统。本文对TCM-STBC系统的若干问题进行了研究：(1)在介绍TCM、STBC、交织的基础上阐述了传统的级联TCM-STBC结构,并将此级联码系统与空时分组码、SISO系统的性能进行了比较。仿真结果表明：与SISO系统相比,级联TCM-STBC系统和STBC可以获得明显的分集增益；级联TCM-STBC系统不仅可以获得和STBC一样的分集增益而且还可以获得一定的编码增益。(2)对传统的TCM-STBC级联结构进行改进,为了进一步提高数据传输速率和信道容量,本文将改进的级联结构与分层空时码相结合提出了一种LTCM-STBC系统。最后,将传统的级联结构与改进的级联结构的性能进行比较,仿真结果表明改进后的级联结构性能更好,误码率为10-3时,改进的级联码结构比传统的级联码结构大约有4dB的增益。(3)基于Altera开发平台和Verilog HDL实现了级联码的各个编码模块并在Modelsim中进行验证,其中包括：网格编码调制模块、交织模块、空时分组码编码模块以及级联码顶层模块。(4)本文最后对两种级联码结构的编译报告进行比较,改进后的级联码结构比传统的级联结构不仅占用更少的资源而且在时序设计时也更加符合实际设计要求。
李鹏[10]2002年在《电力通信网数字接入技术研究》文中研究说明本文主要研究了电力通信网数字接入系统的设计原理和方法。该系统综合应用了低比特率语音信号压缩编码技术、基于电力通信网的高速调制解调技术、信号传输的信道自适应均衡技术和抗干扰、抗衰减技术，可在带限信道中高质量的传输语音、远动数据和远方保护等信号，具有较高的整体性能。 文中深入研究了可保证一定误码率的情况下能实现较高传输速率的网格编码调制(TCM)技术和维特比译码技术，阐述了基于单维网格编码调制的ITU-T V.32 Modem的设计和实现，讨论了多维网格编码调制技术和基于其的ITU-T V.34Modem，并对网格编码调制在载波通信中的应用作了简单介绍。 本文论证了系统的总体方案设计，为了保证系统的整体性能并使之具有较高的稳定性、可靠性，系统采用模块化设计，在各个功能模块中以多片高性能数字信号处理芯片(DSP)和各种专用芯片完成主要功能，具有较高的系统集成度。各功能模块通过各种数据总线和控制线进行数据交换和整体协同，较好的满足了系统提出的各项技术指标。 本文还详细探讨了一种直接面向网络系统应用、完全开放的远程数字接入开发平台，该平台由于捆绑了一些标准的数据调制协议，可单片实现数字接入部分高速调制解调整体解决方案，具有较高的综合性能。
参考文献：
[1]. 网格编码调制技术的FPGA实现[D]. 淦星星. 哈尔滨工程大学. 2007
[2]. 多维TCM及CPM编码调制技术研究[D]. 王珏. 西安电子科技大学. 2011
[3]. 基于Turbo码的联合信源信道编译码方法研究[D]. 刘建军. 中国科学院研究生院. 2008
[4]. 联合编码调制技术中TCM与BICM方案性能研究[D]. 王利利. 哈尔滨工业大学. 2008
[5]. 8PSK+TCM编码调制解调技术[D]. 王静. 南京理工大学. 2012
[6]. TCM-COFDM系统的物理层安全方法研究[D]. 吴谦. 西北大学. 2015
[7]. TCM技术在大气激光通信系统中的应用研究[D]. 黄蕾. 西安理工大学. 2007
[8]. 卫星通信中的新型编码调制技术研究与实现[D]. 蒋佳人. 北京邮电大学. 2017
[9]. 网格编码调制级联空时分组编码的研究与FPGA实现[D]. 吴小波. 江西理工大学. 2012
[10]. 电力通信网数字接入技术研究[D]. 李鹏. 国防科学技术大学. 2002
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