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基于多元LDPC码的CPM编码调制系统性能研究

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第一章绪论

1.1数字通信系统与信道编码理论

1.2数字通信系统中的编码技术

1.3数字通信系统中的带宽有效调制技术

1.4基于多元LDPC码的CPM编码调制系统的提出

1.5本文的主要研究工作和内容安排

第二章LDPC码的构造和译码原理

2.1 LDPC码的因子图表示

2.1.1因子图模型定义

2.1.2 LDPC码的定义及其因子图表示

2.1.3后验概率分布表示

2.2 LDPC码的构造方法

2.2.1随机构造的规则LDPC码

2.2.2基于代数方法构造的准循环LDPC码

2.3 LDPC码的译码方法

2.3.1二元LDPC码的和积算法

2.3.2 GF(q)上LDPC码的和积算法

2.4本章小结

第三章连续相位调制CPM

3.1 CPM的基本概念

3.1.1 CPM信号的定义

3.1.2 CPM信号的相位脉冲

3.1.3 CPM信号的状态描述

3.1.4 CPM信号的频谱

3.2 CPM信号的分解模型

3.2.1无记忆调制器MM

3.2.2连续相位编码器CPE

3.2.3 CPM信号的分解模型

3.2.4 MSK信号的分解模型

3.3 CPM信号的调制解调及Viterbi译码算法

3.3.1 CPM信号的调制解调原理

3.3.2 Viterbi译码算法基本原理

3.4本章小结

第四章基于多元LDPC码的CPM编码调制系统

4.1基于有限域构造的多元(q-ary)LDPC码

4.1.1多元LDPC码的提出

4.1.2多元LDPC码的代数构造方法

4.1.3多元LDPC码的因子图表示

4.1.4多元LDPC码的快速译码算法

4.1.5多元LDPC码与二元LDPC码的性能比较

4.2多进制CPM信号及其最佳接收机

4.2.1多进制CPM接收机结构

4.2.2 CPM系统的MAP软输出检测

4.2.3衰落信道下分支度量的计算

4.2.4多进制CPM的系统性能

4.3基于多元LDPC码的CPM编码调制系统

4.3.1串行级联编码调制系统

4.3.2基于多元LDPC码的串行级联编码调制系统结构

4.3.3基于陪集码的性能仿真方法

4.3.4仿真结果及分析

4.4本章小结

第五章结束语

致 谢

参考文献

研究成果

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摘要

为满足现代通信系统的带宽有效性和功率有效性要求,本文把多元纠错码和高阶调制技术相结合,提出了一种采用多元LDPC码的连续相位调制(cPM)的串行级联编码调制系统。 低密度校验(LDPC)码是目前发现的最为逼近Shannon限的信道编码方案之一。已有研究工作证明,GF(q)(q>2)上的多元LDPC码比二元LDPC码有更好的性能,其译码算法可采用基于q元域上的快速傅里叶变换的和积译码算法(FFT-QSPA),该算法比q元和积算法(QSPA)更为简单有效。在多元LDPC码的构造方面,基于有限域构造多元准循环LDPC(QC-LDPC)码具有较低的错误平层,且其编码增益超过采用代数译码算法下相同码长和码率的RS码。 连续相位调制信号(Continuous Phase Modulation)具有包络恒定、相位连续的特点,因此有较高的功率利用率和频谱利用率。其卓越的性能使得该技术尤其适用于移动通信、卫星通信、深空通信等。由于CPM本身具有记忆特性,且调制指数为h=K/P的CPM可分解成一个连续相位编码器(CPE)和一个无记忆的映射器(MM),故它可作为内码与其它纠错码结合构成采用迭代译码方法的串行级联编码调制系统。 在研究了基于有限域的多元LDPC码的代数构造方法及CPM技术的性能特点的基础上,本文重点提出了一种基于符号概率译码的采用多元LDPC码的CPM串行级联编码调制系统模型,该系统结合了多元LDPC码抗突发错误能力强和CPM调制技术的优点,同时避免了比特交织编码调制(BICM)方案中比特概率与符号概率相互转换带来的信息损失问题。仿真结果表明,相比于采用谱效率相同的二元LDPC码,采用多元LDPC码与16-QAM或多进制CPM构成的编码调制系统具有更好的抗误码性能。由于CPM信号本身具有一定的编码增益,因此采用16-CPM信号的编码调制系统在信噪比较低的情况下能够取得比目前采用较多的16-QAM信号更好的性能。该系统不仅大大提高了系统的功率有效性,同时系统复杂度也在可实现的范围内,因此适用于高速、高效的传输系统。

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