【摘 要】
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能够在不增加功率的情况下避免扩展带宽,且实现复杂度较低的比特交织编码调制(Bit-Interleaved Coded Modulation,BICM)技术是用来提升通信系统性能的关键技术之一。而极化码(Polar Codes)是一种在理论上被证明可以达到香农极限的信道编码,且具有坚实的理论基础、复杂度低等诸多优点。因此,以极化码作为分量码的比特交织极化编码调制(Bit-Interleaved Po
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能够在不增加功率的情况下避免扩展带宽,且实现复杂度较低的比特交织编码调制(Bit-Interleaved Coded Modulation,BICM)技术是用来提升通信系统性能的关键技术之一。而极化码(Polar Codes)是一种在理论上被证明可以达到香农极限的信道编码,且具有坚实的理论基础、复杂度低等诸多优点。因此,以极化码作为分量码的比特交织极化编码调制(Bit-Interleaved Polar Coded Modulation,BIPCM)和在BIPCM基础上增加迭代译码(Iterative Decoding)的比特交织极化编码调制迭代译码(BIPCM-ID)系统也具有上述优点,且系统结构更灵活。因此,对基于极化码的编码调制技术进行研究对通信技术的发展十分重要,本文针对BIPCM和BIPCM-ID系统中的比特映射和迭代解调算法进行研究,主要研究内容与结论如下:1.设计了一种新颖比特映射方案,该方案结合极化码信道极化原理,以及高阶调制下调制器对BIPCM系统等效子信道的不均等保护,将可靠度较低极化信道上的比特分配到BIPCM系统信道容量低的等效子信道,尽可能让信息比特在信道容量高的等效子信道上传输。在打乱码字比特原有顺序的同时,调制器对信息比特的传输给予了更多保护。仿真结果表明:使用该新颖比特映射方案的BIPCM系统的误码率性能明显优于对比的随机交织和交错交织方案。在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道、基于Gray映射的256QAM调制下,所提出的新颖比特映射方案相较于随机交织在误比特率(Bit Error Rate,BER)等于10-3时有0.7d B~0.8d B的净编码增益(Net Coding Gain,NCG);相较于交错交织在BER=10-3和BER=10-4处则均有0.3~0.4d B的NCG。2.为了增加BIPCM系统在AWGN信道下译码性能的收敛性,在BIPCM系统中添加迭代译码构建出BIPCM-ID系统,并设计了一种基于硬判决信息反馈的改进迭代解调算法。通过减少迭代解调时计算每一个比特对数似然比(Log Likelihood Ratio,LLR)值时利用的硬判决反馈信息数量,使星座图中的搜索范围更大,以寻求更大的迭代译码增益。仿真结果表明:在置信传播(Belief Propagation,BP)译码下,采用改进硬判决信息反馈算法的BIPCM-ID系统在信噪比小于3d B时与传统算法BER性能近似,当信噪比大于3d B时,改进算法相较于与传统算法在BER性能上有0.6~0.7d B的NCG,相较于软信息反馈迭代解调在BER性能上有0.5~0.6d B的NCG;在串行抵消(Successive Cancellation,SC)译码下,采用改进硬判决信息反馈算法的BIPCM-ID系统在信噪比小于3d B时与传统算法BER性能近似,当信噪比大于3d B时,改进算法相较于与传统算法在BER性能上有0.3~0.4dB的NCG。
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