硕士答辩07版-PPT精品文档25页

高斯噪声下，采用TCM要 优于RS编码。 当 采 用 RS 和 TCM 级 联 的
方式，在交织深度为1个字
1.E-05
节 时 ，可获获得 4.75dB增
1.E-06
益；当交织深度达到125字
节 时 ，可获得接近 6.75dB
1.E-07
增益。当再增加交织深度，
达到523字节时，BER曲线
1.E-08 6
1.E-05
3
4
5
6
7
8
Eb/N0[dB]
AWGN下RS(7,5)软判决误码字率曲线图
2、网格编码调制
Convolutional Encoder R=k/k+1
(k+1)bits
MPSK/ 2MQAM
Modulator
典型的TCM系统原理框图
2.1 Viterbi译码算法
V(0)
+
+
u
s0
s1
V(1) +
解调
BER 计算BER
TCM解码
卷积解交织器
RS译码器
信息 恢复
VDSL2纠错控制的仿真模型
1、RS码的编译码方法
1.1RS码编码方法：
g0
g1
x
x
b0
+
g2
x
b1
+
b2
g2t-1
x +
X2ta(x)
消息多项式为：
门
u (x)=u0 +u1 x+u2 x2 + .+uk-1 xk-1
生成多项式为：
TCM：
关于TCM系统的设计，在针对衰落的突发信道，人们投入了大量研究。 目前的研究大多在应用方面，在理论方面显得相对要少些，其主要集中
于级联码的研究，如RS-TCM、Turbo-TCM、LDPC-TCM。
二、本文主要研究内容
设计搭建VDSL2仿真系统，对RS-TCM在系统中的性能在 AWGN信道下进行综合性的仿真分析
纠错就删算法关键方程：
ve/2 t
δ(x)β(x)S(x) ω(x) mod x2t
BM算法流程图
CodeWord Error Rate BER
1.E+00
1.E-01
1.E-02 1.E-03
RS(204,188) RS(255,239) RS(255,223)
1.E-04
1.E-05 4
根据LRP分组确定错误模式集合形成修改向量 ｚ＋ｅ，并进行硬判决 译码形成候选码字表，最后通过计算每一个码字的软度量选择最可能的码字 输出。典型算法有GMD算法、改进型Chase-2
MRIP重复处理算法：
对于（ｎ，ｋ）分组码来说，先确定接收序列独立的ｋ可位置 （ MRIP ），再由其产生错误模式 集合形成修改向量ｚ＋ｅ，并将其编为一 个码子，若没错，就为正确码字。典型算法有OSD算、OSD －Chase算法
1.E-07
1.E-08 1
Uncoded TBlen=12 TBlen=24 TBlen=60 TBlen=90 TBlen=110
2
3 Eb/N0[dB] 4
5
6
不同回溯长度下维特比译码算法性能
2.2 VDSL2中4D-TCM系统
每符号提取L比特
U( )
数据帧缓冲器
格状 编码器
提取比特每符号
W( )
S2
+
wy2
VDSL2中TCM系统使用
魏氏16状态4D格状码得快处
wz wz y
理技术。处理过程有：比特
wzy1 提取、比特变换、陪集分
割、星座映射。
v2
v1
v0 w1 w0
U2
U1
S1
S3
+
S0
U0
系统仿真在AWGN信道进行，假定接收理 想同步。每DMT符号分配的比特数目是相等 的。分别采用64QAM、256QAM星座进行映 射。译码采用维特比译码。
| ri | 越大时，判决可靠性就高， | ri | 用作硬判决译码的可靠性度量
算法思想：
根据接收序列的LLR得到硬判决接收序列 z，然后将接收序列按可靠
度进行一个排序，确定最不可靠位置组（LRP）和最可靠位置组（MPR）。 MPR组出现判决错误很少或没有，而错误更可能出现在LRP组。
LRP重复处理算法：
个RS码字
3.1 卷积交织
交织器块的大小为 I 深度为 D 交织器需要将一个交织块中的每一个I 字节延时
[ j] (D 1) j
每个输入字节指数和每一个输出字节指数之间的关系为
3.2 系统仿真参数
nout (nin [ j]), j nin mod I
等待时间路径的脉冲保护度(INP)：
L0比特 调制
延时
比特数都相等，即等
比特分配。二进制信
噪 声信
道
计算BER
息数据等概随机产 BER 生，4D-TCM采用软判
决维特比译码，
解调
RS(124,108)码采用
BM硬判决译码算法，
TCM解码
卷积解交织器
信息
RS译码器
恢复
AWGN信道，星座映 射采用b=4的16QAM 星座，帧个数设为62
个。每个数据帧含有2
对应的码字矢量为(b0，b1， ，bn-k-1 ，u0，u1，u2 uk-1 )
1.2 RS码的译码算法：
1.2 .1 RS码的硬判决译码算法：
R(x) 计算校
正子
求错误位 置函数
找错误 位置
找错误值
e(x)
时延
RS码的译码原理
+ c(x)
ＢＭ算法 关键方程：
S(x)δ(x) ω(x) mod x2t1
相关领域研究情况：
RS码：
基于前人研究成果，主要实现算法的优化，以图在性能和复杂度上面 做出贡献。另一方面把研究重点放在了算法的具体实现上，不断的扩展其应 用范围，主要集中于光通信系统、无线数据传输系统、宽带多媒体通信等方 面。同时，关于RS的一些相关级联码如RS-Turbo、RS-LDPC也进行了相关 研究。
/ 接口
TPS-TC
开销数据
用户数据 同步字
PMS-TC
MUX
A p=0
扰码
FEC
交织
C
L0比特
MUX
(L0+L1)比特 符号编码器
MUX p=1
扰码 FEC 交织
L1比特
接口
解码
调制
混合网络
解调
U-x参考点
PMD
TCM编码 调制
卷积交织器 成帧 L0比特
RS编码器
二进制 信源
延时
信 道
V( )
已编码数据比特缓冲器
VDSL2格状编码器和星座映射的关系
星座 映射器
uz '1
uz ' y3 uz ' y2 uz ' y1
u4 u3
u2
u1
卷积 编码器
v1 u1 u3
u2
v0 u3
u1
w1 u0 u1 u2 u3
u0
w0 u2 u3
U2
U1
8 INP _ no _ erasurep
Dp

Rp
2 qp



Sp
Lp
Dp

Rp

2 qp
NFEC
等待时间路径的时延(delay)：
delay p

Sp (Dp 1) qp fs
(1
qp )ms NFEC

8(D 1) (I Lp fs
7
8
9
10 11 12 13 14 15 几乎和交织深度为125字节
Eb/N0[dB]
时 的 BER 曲 线 重 合 。 说 明
此时交织对系统的作用很
小了。
3.4 混合噪声下的仿真分析：
在信道中加入周期的突发噪声，每帧中突发噪 当系统只采用TCM时，它的性能
声的长度为１／１６ DMT，这时信道中既有高 比未编码系统要差。这是由于TCM
5
Eb/N0[dB] 6
RS码的硬判决BER曲线
1.E-01 1.E-02 1.E-03 7 1.E-04 1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E-08
8
RS(124,116) RS(124,116)_纠删
9
10
11
12
13
14
15
Eb/N0[dB]
RS(124,116)码的纠删译码BER曲线
4D_TCM_64QAM
256QAM符号，频谱效率为
1.E-04
7.5bits每符号。这充分显示
了 多 维 TCM 可 实 现 分 数 值
1.E-05
频谱效率的优点，比特效率
比较高。为了获得系统的编
1.E-06
码增益，我们用未编码的
64QAM 和 256QAM 来 近 似 。
1.E-07
实际的编码增益要稍小于近
2记忆1/2率卷积编码器
算法主要步骤：
计算分支测度 加比选操作并更新存储路径 译码并输出符号
t=0
t=1
t=2
00 00
00
00
11
11
01
01
01
00
t=3
t=4
t=5
t=6
00
00
00
00
01
01
01
01
10
10
10
10
10
10
10
10
01
01
11 10
11
11
11
11
11
11
2记忆1/2率卷积编码器的网格图
CodeWord Error Rate CodeWord Error Rate
1.E+00 1.E-01 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05
5
BM GMD Chase-2(2,4) OSD-Chase(1,16)
5.5
6
6.5
7
Eb/N0[dB]
AWGN下RS(255,223)软判决误码字率曲线图
g(x) g0 g1x g2 x g2t1x2t1 x2t
b2t-1 1
用生成多项式除 xnk u(x) 得到：
+
xn-k u (x)= a (x) g (x)+ b (x)
输 出 2
a (x) g (x)=b0 +b1x+ +bn-k-1xn-k-1 + u0 +u1x+u2 x2 + .+uk-1xk-1
1)
3.3 纯高斯噪声下的仿真分析：
BER
只采用RS编码在BER为
-5 次 方 可 实 现 编 码 增 益 不
1.E-01
Uncoded
到3dB；
RS_only
只采用4D-TCM编码，则
1.E-02
TCM_only
能获得不到4.5dB编码增益，
1.E-03 1.E-04
RS_TCM_M0 RS_TCM_M4 RS_TCM_M16
斯噪声又有突发噪声
采用基于网格路径的维特比译码算
法，对连续的突发错误具有扩散特
1.E-01
性，使信道恶化。TCM系统对突发
噪声比较敏感。
1.E-02
当只使用RS编码时，情况要好于
1.E-03
只使用TCM编码，并获得了不错的
编码增益。说明RS码对突发错误具
1.E-04
有一定的抵抗能力。
1.E-05 1.E-06
1.E-01
三种软判决译码算法 都要好于BM算法，这充 分说明了软判决译码的优 势。
两种改进型算 法在取较小的参数 时性能要好于GMD 算法。但两种算法 的优略取决于所选 参数的大小，即就 是本身所能接受的 复杂度。
1.E-02 1.E-03 1.E-04
BM GMD Chase-2(2,1) OSD-Chase(1,2)
BER
BER
1.E-01 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E-08
1
2
3
4
5
Eb/N0[dB]
维特比软判决译码性能
Uncoded Q=2 Q=4 Q=8 Q=16 Q=∞
6
7
1.E-Байду номын сангаас1
1.E-02
1.E-03
1.E-04
1.E-05
1.E-06
答辩
基于VDSL2系统中RS-TCM的研究
学生： 张德江 学号： 导师：
基于VDSL2系统中RS-TCM的研究
一、论文背景介绍 二、本文主要研究内容 三、结 论
一、论文背景介绍
课题来源：企业项目RS-TCM算法改进中的一部分
课题背景：
VDSL2有较好的灵活性可以使其应用于新的VDSL2终端上； 它具有很好的向后兼容性，比已经普及的ADSL具有更高的传输带宽和 优异的性能。 VDSL2可以在现有的铜缆上建网，无需进行大面积的改网，大大节省 资源。 由于昂贵的成本、技术不完全成熟等原因，FTTH的应用普及开来在未 来一段时间内还不太现实。 FTTx以及GPON加VDSL2的组网模式成为平滑演进到全光纤接入方式 的有效解决方案。 在实际应用环境中，VDSL2由于线路质量、环境噪声以及串扰的影 响，其实际带宽将低于30Mbps，大大降低其性能的发挥。
BER
当 64QAM 映 射 时 ， 每 输
1.E-01
Uncoded_256QAM 入11bits输出两个64QAM符
Uncoded_64QAM 号，即频谱效率为5.5bits每
1.E-02
符号。当256QAM映射时，
4D_TCM_2566QAM 每 输 入 15bits 输 出 两 个
1.E-03
似的编码增益，但仍可以达
1.E-08 10
12
14
16
18
20
22
24 到4dB左右。此外，在实现
时可以并行译码，大大提高
Eb/N0[dB]
译码速度，
3、VDSL2中RS-TCM级联的性能仿真
只取一条等待时间路
TCM编码
卷积交织器 成帧 RS编码器
二进制 信源
径#0，系统理想同 步，子载波上承载的
1.3 基于可靠性RS码软判决译码算法
接收到的软判决序列为 r (r0 , r1, , rn ) ， 它们是一系列对数似然比值序列
r(ul )

ln

p(u l

p(u
l

1
|
y)



0
|
y)

则硬判决可按下式规则独立译码
1 Zi 0
if ri 0 if ri 0