信息传输与接入技术：比特交织编码调制技术分析

信息传输与接入技术：比特交织编码调制技术分析

信息传输与接入技术比特交织编码调制技术分析魏树军，肖振鹏，王哲（1.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄；2.吉林省高速公路管理局，吉林长春；3.博世）摘要：为了在不降低频带利用率和功率利用率的情况下，以器件的复杂度换取编码增益，提出了一种结合编码和调制方法的比特交织。编码调制（BICM）技术。该技术针对网格编码调制(TCM)灵活性差、衰落信道性能差的缺点。它将编码器和调制器以理想的交错方式分开，具有高度的灵活性。并且可以获得近似网格编码调制的性能，并且对衰落信道具有良好的鲁棒性。介绍了比特交织编码调制的组成方式和关键技术，包括信道编码、比特交织和调制，给出了BCIM理论分析，并对不同交织深度、交织方式和高阶调制进行了性能仿真分析。仿真结果表明，比特交织编码调制能够取得良好的误码率性能。

．关键词：编码调制；位交织； Turbo编码；软解调 CLC 号：TN929 文献识别码：A 文章编号：1003—3114 (2011) 06～20— —jun, —pengz, (1.TC, 081, 中国；2. , , 中国；3. , , 中国）：，（BICM）。 (TCM),,lity,,和in.M nad,ing,,。 ． , [h——． w。 : ;bit—;;soft—提高码字之间的最小欧氏距离。

比特交织编码调制为0。简介是将交织技术与编码调制相结合的一种新型编码调制。编码调制是近三十年来编码界的一个热门话题，其系统方法是“2”。编码器和调制器分开设计，具有高度的设计灵活性，这就是1982年提出网格编码的原因。BICM追求汉明距离的最大化，虽然系统理论是其标志...它将编码和调制结合在一起，牺牲部分欧氏距离特性，但最大化码分集数量，不降低频段利用率和功率利用率，从而达到使用格雷映射星座设计的设备的信道容量。与经典 CM 复杂度进行比较以换取编码增益。尽管已经证明AWGN的理论信道容量差异可以忽略不计。在信道下是最优的，但随着进一步研究，发现在1 BICM组成模式的衰落信道下并非如此。解决这一问题的有效途径是采用交织技术结合编码调制来实现衰落BICM发射机的性能提升，主要分为三个部分，即信道编码和丢弃信道。 1992年，TCM的三个部分分别是编码、比特交织器和调制，如图1所示。这里的结构发生了突破性的变化，引入了比特交织器，编码方式可以是卷积码、Turbo码、LDPC码， ETC。

调制方式主要考虑格雷映射的高阶调制，如QAM。收稿日期：2011-09-15 作者简介：魏淑君(1958)，女，高级工程师。主要研究方向：微波散射调制或APSK调制。图中的交织器是比特交织传输通信系统。装置，可以提高码字之间的最小欧氏距离，在万方数据信息传输与接入技术P(MlYl,·)中，然后通过DEC1和DEC2 P(“IY1,Y2”之间的多次迭代使其收敛于MAP解码)，从而实现近极限性能。 DEC1和DEC2中使用Turbo码巧妙地结合了卷积码和随机交织器，实现了随机编码的思想；同时采用软输出迭代解码进行近似最大似然解码。结果表明，如果图1 BICM原理框图使用大小为65535的随机交织器并进行18次迭代，则当Eb/IV0≥0.7dB时，码率将是Turbo Code 2 BICM密钥的误码率的1/2。 AWGN 信道上的技术≤10。

。 ，实现接近先进信道编码技术极限的性能。 BICM的关键技术主要包括先进的信道编码技术。技术、比特交织器设计和高阶调制星座点设计。 2.2 比特交织 2.1 信道编码交织器的主要功能是对原始数据序列进行加扰。一种有效的编码方法是Turbo编码。其实现框架削弱了交织前后数据序列的相关性。这件事非常突然。其示意图如图2所示。优点之一是数据突发错误的影响大大降低。数字通信中常用的交织器按照交织方式可分为组交织器和随机交织器。根据交织对象，可分为字交织和位交织。常用的交织器有矩阵交织器-IR（SC2）输出器件、随机交织器、代数交织器和矩阵螺旋交织器等。 -对于不同的交织器，区别只是交织表不同，表现在读取的顺序上并在电路中写入地址。因此，从图2的Turbo编码框图中可以得到如下设计思想：信息序列u={u,2,…』v)经过一个IV位和一块ROM来存储交织地址，一块 RAM 充当随机存储器编织器以形成新的序列。 l={"u,..."}（长度存储器，由计数器产生的顺序地址。当需要保持顺序和内容不变，但位位置重新排列时），计数器的输出直接发送到你的地址。 RAM地址总线；当需要分别传输到2个分量码编码器（RSC1和RSC2）时。

交错地址时，首先将计数器的输出发送到ROM地址。一般来说，两个分量代码编码器具有相同的结构，产生序列线，然后将从ROM读取的交错地址发送到RAM的地址线。和。为了提高码率，序列和序列需要经过2.3高阶调制技术穿孔器，并定期从这两个校验序列中删除一些校验。在高速无线数字通信中，必须使用高阶调制。位形成校验位序列。通过M元PSK系统的未编码序列的幅度是固定的，但经过香农信息论复用和调制后，生成Turbo码序列。指出在平均功率受限信道中，当幅度满足高斯分布时，Turbo码的译码方案采用迭代译码原理，假设可以实现最大信道容量。因此，联合幅相Turbo码译码器的接收序列为Y=(Y,·)，并引入冗余信号调制(APSK)的概念。信息解复用后，分别发送至DECI和DEC2。因此，APSK系统有2种形式。第一种类型对于每个幅度电平有 2 个软输出解码器输入序列：相同的相位数。传输符号可以表示为A，decl：Yl=(Y，yl)，其中A和可以独立地从幅度和相位集合中选择。 dec2: Y2=(y, y2)。 (1)第二种幅度和相位是相关的。该系统被认为最小化解码后的误码概率并且基于最大值更加高效。

可以通过使用更高的幅度水平来降低幅度测试概率解码标准。 Turbo解码器的最优解码策略是根错误概率。因此，可以使用更多的相位来基于更高幅度水平下的接收序列Y来计算后验概率（APP）P（·）=比特数，同时保持一致的相位误差率。第二种P("^Iyl,Y2)。显然，这对于稍长的码计算系统理论上来说更好，但是第一种系统太复杂。在Turbo码的译码方案中，巧妙地采用了次优译码规则采用这种方法，分别考虑Y和Y2，在给定平均功率和符号数的情况下对APSK系统的错误分量码进行解码，计算出后验概率P(uIY-，L)，其速率由下式给出。 ：20I1第37卷第6期无线电通信技术21万平方米数据信息传输与接入技术p—}n,,,(2),0=m(1-log2(B+1))。 --4/3 同样，这个公式一般需要通过蒙特卡洛模拟来求解 式中，r是一个符号数；P是基于单位噪声功率归一化的结果，即P等于。 4 BICM 性能仿真分析 3 BICM 性能理论分析 本文信道编码为Turbo，码率为1/3。编码，分为 3.1 信道容量分析 量码为(13, 15)卷积码；调制方式采用BPSK以及内外BICM系统中各个独立的比特通道。互信息为：8点调制和格雷映射方法。 _4'5j。

首先，模拟高斯白噪声信道下的性能。在，c；呀，s == a E，，[。 &]。在c3 BICM系统中，最重要的是中间的比特交织。交织装置的设计决定了整个系统的性能。本文首先模拟b、Y、0：深度的联合条件分布。仿真结果如图3所示。由图可知，(b,Y,0IS=i)：2-ΣP(YI)P(0)。 (4) 可以看出，交织深度越长，性能越好，但随着交织深度：ε增大，性能提升越来越小。当交织深度达到条件平均互信息（AMI）时，可以计算如下： 到2000年，继续增加交织深度将会极大地提高性能，(b; y10, s):, (b; y10 ，S:)。 (5)较小，会增加延迟。因此，在实际系统中，当信道状态信息已知时，m个独立的并行信道至2000个就可以满足要求。图4是各种交织方法的信道容量比较。可以看出随机交织和代数交织的性能更好。 C=m1(b;Yl0,S)= 矩阵交织和螺旋矩阵交织在性能上存在差异。大约0.5dB，这里的交织深度都是1000。 ]o100=εz10'' (6) 如果信道状态信息未知，则信道容量为：…一柱面ylo[g2]。

7 进行蒙特卡洛模拟得到。性能比较 性能比较 3.2 信道截止率 信道的截止率可以由图5所示的AWGN信道中的调制和软解调来限制。假设能够获得准确的CSI，利用最大似然检测和瑞利信道下的仿真，可以看出BICM在两个信道下都能获得良好的性能。图6是Turbo解码迭代次数的模拟。可见，当迭代次数达到5时，则 - P ≤ - E, , mi= lvine [ ]=。 （8可以得到更好的性能，性能接近山农极限。这里是BICM通道的平均因子，如果CSI已知，则有： 1;}} Pan B≤Ⅲ(9)im=ll[弋——】l. ε 如果 CSI 未知，则有： (EdNo)/dBm ii(10) 图 5 调制软解 图 6 Turbo 解码迭代次数 = l [————] ε 调优性能分析 性能分析 那么BICM 的截止率可写为： （续第 52 页） 22 万平方米综合电子信息技术（SHK2）组合产生 00 摘机和 11 挂机的挂机和摘机状态挂机；PCM机要求最小输入高电平大于2. 4V，小编解码器DX最大低电平为PCM码输出，DR为0.4V时的PCM码输出SHK1和SHK2组合，FS为8kHz时隙输入，MC为2MHz时钟输入；倒出00振铃、11挂机、01正摘机和l0极振铃电路输入FR进行反极控制， 0 正极，1 反极摘机。

极;升压/恒流电路的RC端用于振铃馈电控制输入，1振铃，0馈电。声码器最基本的评价方法是主观评价法，利用听众的听音意见来判断系统的性能。由于本设计采用PCM编解码将模拟语音数字化，编码率为 ，因此仍能保持语音良好的自然度和较高的可懂度。然而，当信道带宽有限时，特别是在卫星通信应用中，需要充分利用信道带宽，尽量同时传输多种业务。 的编码速率占用了相当宽的带宽，是该声码器的最佳选择。缺点是不能在窄带信道中传输。因此，在不同的传输需求下，通过在小型化声码器后端增加一级音频压缩功能，可以在窄带信道中传输一个或多个3.2中继。采用语音界面解决了设计上的缺陷。 trunk接口的组成如图所示。其主要功能是模拟5挂机摘机和控制、振铃电流检测、极性检测、二/四转换、PCM编解码和挂机接收和发送。由于声码器设计的小型化，多通道声码器的印刷电路板的尺寸也显着减小，使得多通道语音通信更容易灵活实现；同时，小型化的声码器降低了系统的功耗要求。设计压力提高了系统可靠性。

该方案还可用于交换机、调度机、语音卡、无线公话系统、语音网关系统等环路终端的设计。参考文献[1]张曙光，李茂昌．电话通信网络与交换技术[M]．北京：国家图5继电器接口框图安防工业出版社。 2002年，继电器接口相关信号T、R、FR、MC、控制开关[2]刘振霞，马志强，钱源。程控数字交换技术[M]．西安：输入RC为模拟摘机控制，1模拟摘机，0模拟挂机 西安电子科技大学出版社，2007。（上接第22页） 12l,,．位— 5 结论 [JJ。 IEEE，1998.44(3)：927-946。鉴于复杂的TCM编码和调制设计的缺点，[3] — Cheng，ZUMMO SA，E. Stark