A channel- and QoS-adaptive turbo coded modulation architecture for mobile multimedia communication

This paper proposed a cross-layer dual adaptive coded modulation architecture using turbo codes for mobile multimedia communication, which simultaneously adapted to both the varying channel characteristics and the quality of service (QoS) of various mobile multimedia services to increase the average system throughput substantially. A pragmatic channel-adaptive turbo coded modulation scheme, which comes within 2.5dB of the Shannon limit, was optimally designed, and then a QoS-adaptive scheme was superimposed to build the dual adaptive architecture. Simulation results show that the novel dual adaption reduces the difference with the fading channel capacity to 2dB when assuming different services occur in equal probability and the service duration follows the exponential distribution.     

用于移动多媒体通信的双重自适应Turbo编码调制技术

给出了一种应用于移动多媒体通信的跨层的双重自适应编码调制技术.该技术采用Turbo码,并同时自适应于时变的信道特征和不同媒体业务的服务质量(QoS),以充分提高系统的平均吞吐量.首先给出经优化设计的实用信道自适应Turbo编码调制方案,该方案距Shannon极限仅2.5 dB;然后将一个QoS自适应方案加载其上,构成跨层的双重自适应结构.仿真结果表明,在假设所有媒体业务以等概率出现、业务持续时间服从指数分布时,该新颖的双重自适应技术可达到距衰落信道容量2 dB的优异性能.     

一种实用自适应Turbo编码调制的优化设计

提出一种用于慢衰落信道上的实用自适应Turbo编码调制方案．该自适应方案在所有衰落域中使用相同的、由码率可变Turbo编码器和速率、功率可变多阶正交幅度(MQAM)调制器组成的Turbo编码调制器，具有较低的实现复杂度．给出了满足各种系统约束条件下的优化设计，并通过系统仿真验证其性能．结果表明，同时自适应调整Turbo编码调制器的速率和传输功率可以达到距Shannon容量限仅2．5dB的优异性能。     

基于比特交织和调制分集的Turbo乘积编码调制系统性能

将比特交织和调制分集引入到Turbo乘积编码调制中，提出一种具有良好抗衰落性能的编码调制机制。分析了该机制的误比特率性能，导出了适合迭代译码的软输入软输出（SISO）度量算法，给出了一种简单有效的星座旋转角度设计方法。仿真结果表明，与传统Turbo乘积编码调制相比，该机制在瑞利衰落条件下可获得2.5dB以上的编码增益。为Turbo乘积码和高效调制结合应用于无线通信系统提价节良好的解决方法。     

简单空时编码发射机分集自适应OFDM系统

将自适应调制技术和空间分集技术有机地结合起来 ,提出了一种与简单空时编码发射机分集相结合的恒定比特率自适应正交频分复用 (OFDM)方案。该算法根据两径发射机的平均信噪比在各子载波上自适应地选择不同的调制模式 ,并保持恒定比特率。仿真结果表明 :在多径瑞利衰落信道下 ,该方案可以显著地改善 OFDM的性能。在无信道编码和误比特率为 10 - 5条件下 ,对于平均带宽效率为1bit/ (s.Hz)的双天线发射分集接收的自适应 OFDM系统与传统 OFDM系统相比可以获得约 35 d B的自适应分集增益。     

基于自适应网格编码QAM的渐进图像编码传输方案

为了在无线信道下鲁棒和高效地传输静态渐进图像,基于高效率编码调制系统提出了一种新型编码传输框架。使用支持多种编码传输模式的自适应网格编码正交振幅调制作为脆弱嵌入式压缩渐进码流的编码保护方案,在给定的功率和延迟约束条件下,基于启发式并行搜索算法对待传信源压缩分组的传输功率和编码调制模式进行联合优化,使得图像传输的端对端期望失真最小。经过对不同测试图像在不同功率和延迟约束条件下的仿真,该传输优化方案相对于以往基于不等重功率分配算法的传输优化方案取得了明显性能增益,在Gauss白噪声信道和准静态衰落信道中,接收端重建图像的峰值信噪比分别平均提高了1.33和2.70dB。     

基于PSAM技术的Turbo系统载波相位恢复

提出一种在瑞利衰落信道下基于PSAM（pilot symbol assisted modulation）技术的Turbo系统载波相位恢复方法.该方法利用PSAM技术引入的导频信号对瑞利衰落信道进行估计,并结合联合Turbo译码和相偏恢复方法对载波相位进行恢复.仿真结果显示该方法以较小的系统开销,对瑞利衰落信道下Turbo系统载波相位进行较好的恢复.     

基于导频信道估计的自适应Turbo编码调制性能

研究了基于维纳滤波的导频符号辅助信道估计方法在自适应Turbo编码调制(TuCM)中的应用,以能反映信道估计质量的估计误差的方差为评价标准，分析与仿真了在实际应用中，信道估计误差对自适应TuCM的性能影响。     

基于BICM-ID系统的简化交叉熵停止准则

在加性高斯白噪声信道和瑞利信道中,比特交织编码调制迭代译码（bit—interleaved coded modulation with iterative decoding,BICM—ID）技术具有良好的误码率性能,但它的迭代过程增加了计算复杂度和接收端的译码时延。目前,已经提出了各种停止准则来减少不必要的迭代计算。在交叉熵停止准则的基础上,本文提出了一种简化的交叉熵停止准则。该准则对于不同的信噪比（SNR）设置了一个自适应门限来决定在译码器的接收端是否继续计算交叉熵。简化的交叉熵停止准则与传统的交叉熵停止准则相比,具有更低的计算复杂度,并且对于判断是否到达译码地板值有更高的灵敏度,从而在一定程度上提高了BICM—ID系统的性能。仿真结果显示,与传统的交叉熵停止准则相比,简化的交叉熵停止准则的平均迭代次数减少了约12．2％。当SNR处于2．75dB至3．35dB时,其性能要优于传统的交叉熵停止准则。     

Design and Implementation of Single Chip WCDMA High Speed Channel Decoder

A memory and driving clock efficient design scheme to achieve WCDMA high-speed channel decoder on a single XILINX' XVC1000E FPGA chip is presented. Using a modified MAP algorithm, say parallel Sliding Window logarithmic Maximum A Posterior (PSW-log-MAP), the on-chip turbo decoder can decode an information bit by only an average of two clocks per iteration. On the other hand, a high-parallel pipeline Viterbi algorithm is adopted to realize the 256-state convolutional code decoding. The final decoder with an 8×chip-clock (30.72MHz) driving can concurrently process a data rate up to 2.5Mbps of turbo coded sequences and a data rate over 400kbps of convolutional codes. There is no extern memory needed. Test results show that the decoding performance is only 0.2～0.3dB or less lost comparing to float simulation.     

浅海水声信道中Turbo码性能研究

针对复杂多变、强多途和大起伏的浅海水声信道,本文建立了包括时变衰落、多途和加性干扰在内的信道仿真模型及Turbo码编/译码结构.通过计算机仿真,研究了浅海水声信道中的Turbo码性能及Turbo码性能随多途效应、衰落率和信道交织器等的变化.结果表明:在水声通信可接受的信噪比范围内(10～20 dB),Turbo码具有良好的性能(误比特率小于10-4);浅海水声信道中,Turbo码性能随多途路径数的增加而下降;Turbo码性能随衰落率的减小而略有下降;浅海水声信道中,信道交织器可改善Turbo码性能,并弥补由于衰落率不同而造成的性能差异.     

卫星高速宽带自适应调制解调器算法与实现

本文研究了高速宽带自适应调制解调器系统中的载波同步、信噪比估计、帧同步检测、自适应门限等关键算法.提出了宽带自适应调制解调器的总体结构和硬件实现方案,改进了载波频偏恢复和高阶调制软判决解映射的传统硬件实现结构.对实现的原理样机进行了性能测试和分析.测试结果表明,该解调器可以在2～45 MS/s符号速率下自适应工作.基带环路误码率性能和中频环路性能与理论值之差分别小于0.2 dB和1 dB.对模拟的0.65 dB/s的卫星信道雨衰变化,系统链路自适应算法做到了实时有效跟踪和匹配.      

用于LDPC编码调制系统的非规则映射技术

为使迭代解映射和译码的低密度奇偶校验(LDPC)编码调制系统获得逼近信道容量的优异性能,该文提出一种基于映射方式搜索的非规则映射技术,采用自适应二元交换算法(ABSA)搜索得到新映射方式,与Gray映射混合得到与信道编码接近最优匹配的非规则映射。对于DVB-T2标准规范的LDPC编码调制系统,在对其方案进行微小修改的前提下,该技术可对迭代解映射系统进行改进,挖掘出可观的迭代增益。以DVB-T2标准64800码长2/3码率的LDPC码和64QAM星座图为例,外信息传递(EXIT)图分析表明:该技术在加性白Gauss噪声(AWGN)信道下理论上可获得0.55dB的信噪比(SNR)增益;误码性能仿真表明:在误码率(BER)10-5时,该技术在AWGN和Rayleigh衰落信道下可分别获得0.30dB和0.26dB的增益。     

比特交织LDPC编码调制系统中的迭代解映射和译码算法

为了提高系统的误码性能,提出将迭代解映射和译码(ID)算法应用于比特交织低密度奇偶校验(LDPC)编码调制系统。对于8PSK G ray映射,该文通过信息传输率分析表明,加性白G auss噪声(AW GN)信道和2/5码率条件下,独立解映射会导致约0.3 dB的信噪比损失,而通过迭代解映射,仿真表明在误码率10-5时挽回了0.2 dB损失。在高码率条件下,信息传输率分析和误码率仿真均表明迭代所能带来的增益非常小。此外,该文预计对于非G ray映射星座或者更高阶星座,迭代算法将带来更大的信噪比增益。     

莱斯信道下跨层系统的频谱效率分析

为提高无线通信网络在传输中的频谱利用率,提出一种莱斯信道下的跨层系统.该系统联合了物理层的自适应调制技术与数据链路层的自动重传技术.利用从接收端反馈回的信道状态信息和自动重传请求,发射端自适应调节调制模式,自动重传发射数据.推导了莱斯信道下,跨层系统的频谱效率和中断概率的封闭表达式,以及固定调制模式系统的频谱效率的表达式,并利用推导的表达式进行仿真.结果表明,对比仅有自适应调制的系统,跨层系统的频谱增益大约是1.5 dB;而与仅有自动重传的系统相比,其频谱增益最大达到3 dB.     

Improving the structure of multiple dimension turbo codes using multiple identical component encoders

In this paper,we propose an improved structure for M-dimension ( M ≥ 2)turbo codes using M identical component encoders. The presented structure only applies single recursive convolutional encoder to encode M interleaved versions of infor-mation sequence and single tail sequence to operate termination. For the commonly used two-dimension (M = 2) turbo codes,two cascade soft input soft output (SISO) decoders are detailed to de-code the corresponding codes. With the two cascade SISO decod-ers,this coding structure obviously outperforms traditional turbo codes at high code rates,especially,about 0.3 dB gain can be ob-tained at code rate 0.9 in additive white Gaussian noise channel with quadrature phase shift keying modulation. This makes the proposed coding structure very attractive for future radio commu-nication systems with high throughput requirements.     

基于多项式模型和卡尔曼滤波器的正交频分复用自适应信道估计算法

在正交频分复用(OFDM)系统中,为了准确地检测接收信号并实现解调,必须对信道的传输函数进行准确估计.本文提出了一种适用于OFDM通信系统,基于二阶多项式模型和卡尔曼滤波器(Kalman filter)的自适应信道估计算法.利用二阶多项式模型对无线时变信道进行建模,通过合理安排插入导频结构,使用块状导频,可以使得原本二维的时频多项式模型减少到一维,降低信道估计算法的复杂度.同时,在多项式模型的基础上,将时变无线信道等效为一autoregressive(AR)过程,从而建立起卡尔曼滤波器的过程方程与测量方程,通过卡尔曼滤波器的递推公式,即可实现对多项式模型参数的自适应估计.本文提出的算法可以仅使用最少的导频(即与多项式模型参数相同个数的导频)实现准确的信道估计.由于每次所需导频个数的减少,接收端所需存储的未解调信号的数量也随之降低,大幅减少了接收端所需的存储空间.计算机仿真证明,与线性插值算法和基于二阶多项式模型算法的信道估计相比,在相同输入信噪比和归一化多普勒频移条件下,本文提出的算法具有较低的误码率.     

多载波调制码分多址系统自适应盲信道估计

针对多载波调制码分多址系统中循环前缀的引入会降低系统传输效率及相应的盲信道估计方法运算量大等问题，在分析了无需循环前缀而利用虚拟子载波的盲信道估计方法的基础上，将子载波的正交性与信号时域特征相结合，提出一种基于恒模准则的盲信道估计方法，通过将频域的扩频码等效到时域，利用恒模算法锁定期望用户，抑制干扰用户和无需大量矩阵求逆运算等特性，在时域实现了盲信道估计与多用户分离，数值仿真结果表明，基于恒模准则的信道估计均方根误差小于基于有限码集的方法，并且具有运算量小，收敛速度快等特点。     

小波包基多载波系统无线分级图像的传输

研究了一种基于小波包变换的多载波系统无线分级图像传输的新方法．该方法信源采用基于小波变换的SPIHT编码，信道部分采用小波包基多载波调制，并将SPIHT输出码流分成重要性不同的若干层，然后引入一种联合信源信道的自适应子载波、比特和功率的分配算法，实现对不同SPIHT层的不等错误保护，在总发送功率一定并满足各层QoS要求的条件下，使各层的比特速率达到最大．在上述方法中．对重要层加以高级别的信道保护，得到了更好的传输效果．仿真结果表明：在低信噪比下，系统采用上述自适应算法比不采用该算法的峰值信噪比要高出10dB以上；在同等条件下，基于小波包变换的多载波系统的图像传输性能也好于基于傅里叶变换的正交频分复用多载波系统．     

基于最小发射功率的自适应调制多输入多输出系统

在对多输入多输出信道进行奇异值分解的基础上,推荐了一种新的最小化发射功率的自适应调制算法.通过在不同信道假设条件下的性能仿真,证明了推荐算法能够在满足用户要求服务质量的条件下,以尽可能小的系统发射功率实现数据传输.