高效數(shù)字調(diào)制技術及其在DSP上的設計實現(xiàn)

　　2 網(wǎng)格編碼調(diào)制原理

　　網(wǎng)格編碼調(diào)制與傳統(tǒng)的方法的最大區(qū)別在于它是把編碼與調(diào)制、解調(diào)與譯碼作為一個統(tǒng)一的整體進行綜合設計，從而保證信號空間的最佳分割。它包括卷積編碼和分集映射，如圖5所示。

　　一個m比特的信息塊被分成長度分別為k1，k2的兩組。k1比特通過卷積編碼器后被編碼成n比特，用來在分集后信號星座的2n個子集里映射其中之一，而未參加編碼的k2比特用來在各子集的2k2個信號點里映射其中之一。k2=0，所有m個信息比特都參與編碼。

　　2．1 4 狀態(tài)8PSK TCM分析

　　文中4狀態(tài)8PSK網(wǎng)格編碼調(diào)制方案采用碼率為2／3的卷積碼對8PSK信號空間的映射構成TCM方案，基本結(jié)構如圖6所示。

　　表示簡單編碼器的一種方法是網(wǎng)格圖，如。圖7所示。它既有時間尺度，又利用了結(jié)構上的重復性，避免了支路數(shù)呈指數(shù)增長的情況。圖7中，實線表示輸入比特為0的路徑，虛線表示輸入比特為1的路徑。

　　2．2 Viterbi譯碼

　　Viterbi譯碼算法是目前最為常用的卷積碼的譯碼方法，主要分為硬判決維特比和軟判決維特比。本文采用硬判決，譯碼時，將接收到的編碼序列與網(wǎng)格圖上所有可能的轉(zhuǎn)移路徑作比較，計算出其漢明距離，并從中選擇累加路徑距離最小的路徑，該條路徑對應的序列就是最可能的發(fā)送序列。

　　對于文中的編碼器來說，其Viterbi譯碼算法的基本步驟如下：

　　(1)計算量度值。根據(jù)接收到的信號序列，對a，b，c和d四種狀態(tài)分別計算上下兩支路狀態(tài)轉(zhuǎn)移的漢明距離HD upper和HD_lower。

　　(2)相加，比較，選擇，存儲。在四個狀態(tài)節(jié)點上，分別比較到達同一節(jié)點的上下兩支路累積路徑量度值的大小，選擇較小的一條路徑y(tǒng)_final，將其狀態(tài)量度值存儲到L(s，t)，其中s表示狀態(tài)，t表示時間。記錄路徑r(r表示第幾條支路)，并存儲到path(s，t)中。

　　(3)尋找最佳路徑。根據(jù)L(s，t)，path(s，t)及狀態(tài)轉(zhuǎn)移表S(S記錄了每個狀態(tài)上下分支的前一狀態(tài)值)的值從最后一個時刻開始進行回溯，最終得到最佳路徑，此路徑是由狀態(tài)值表示的。這是一種遞歸算法。

　　(4)譯碼。根據(jù)最佳路徑，依次譯出二進制碼字，上支路譯碼為0，下支路譯碼為1，得到譯碼結(jié)果。其實，當路徑量度計算進行到網(wǎng)格圖一定深處時，前面的路徑已經(jīng)合并成一條路徑，此時就會產(chǎn)生第一位譯碼比特。這個深度即為譯碼深度，一般譯碼深度為約束長度的5～8倍。

　　2．3 仿真驗證

　　圖8是10000個隨機序列經(jīng)卷積編碼，8PSK調(diào)制，Viterbi譯碼后的誤碼曲線圖，可以看出隨信噪比的增大，誤碼率大致呈下降趨勢，當信噪比增大到近10 dB時，誤碼率為0。

　　3 結(jié)語

　　FQPSK調(diào)制所具有的頻帶集中、包絡恒定的特性可使得調(diào)制信號通過帶限和非線性處理后有盡可能小的頻譜擴展，其優(yōu)良的頻譜特性與目前射頻譜資源緊張的形勢相順應。TCM在不增加帶寬和降低信息速率的條件下，可以提高整個系統(tǒng)的可靠性，尤其適合于在功率和頻率受限的信道中使用。而基于網(wǎng)格編碼調(diào)制的Viterbi譯碼算法具有較強的檢錯和糾錯能力。從TCM技術中可以看出：通過系統(tǒng)內(nèi)部的組合優(yōu)化，可以使系統(tǒng)的整體性能得到極大的提高。