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TD-SCDMA物理层仿真及Turbo编解码研究

作　者: 龙毅
导　师: 韦岗
学　校: 华南理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 第三代移动通信 TD-SCDMA 瑞利衰落信道仿真器信道编码 Turbo码在线信噪比估计信道估计
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

21世纪初，一场通信革命正在我们身边轰轰烈烈地进行着。它将把我们从一个受限于固定电话线的通信世界带到一个没有空间约束的全球移动通信新世界中。当中，最杰出的代表正是以宽带、多媒体业务以及无缝接入为标志的第三代移动通信(3G)。除了研究核心网络技术之外，3G的关键问题是研究有更高频带利用率、更可靠通信质量的无线通信技术。针对3G的无线通信技术，本文分析比较了第三代移动通信中的主流标准，探讨了无线移动通信信道的特性及其信道仿真模型，并建立了主流标准之一的TD-SCDMA的仿真平台，重点围绕当中的复用与信道编码展开了研究。具体内容如下： (1)介绍CDMA、FDMA、TDMA等多址方式，讨论扩频原理和扩频通信系统的优点。比较WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三个3G移动通信的主流标准，分析了TD-SCDMA的优缺点。 (2)具体分析了移动通信中的物理信道的多项特性，由此确立其数学模型。然后分析了广泛使用的两个信道仿真模型—窄带的Jakes模型和宽带的多径瑞利衰落模型，并给出了它们的仿真实现方法。 (3)简单描述了TD-SCDMA的物理层结构，给出TD-SCDMA的物理层仿真平台的系统框图，并具体描述了其中传输信道的复用和信道编码处理部分的仿真实现，其中包含了信道编码卷积码和Turbo码、交织、速率匹配等处理的仿真实现。最后给出了TD-SCDMA传输信道处理的具体例子，以及仿真实验结果和分析。 (4)研究信道编码里的明星—Turbo码。分析了Turbo码的性能特性和基本原理。比较了多种译码算法，仿真实现了其中Log-MAP算法，最后对仿真实验结果进行了分析。 (5)针对Turbo码的最大后验MAP译码算法需要预知信道信噪比的特点，对在线估计信噪比的现有方法进行了比较，并提出了一种基于高阶矩统计量的新估计算法。理论分析和仿真实验证明该算法的优秀性能。论文的结论部分对上述工作做了总结，回顾了工作和所得收获，归

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-16
  1.1 移动通信的历史  11-12
  1.2 IMT—2000系统概述  12-14
  1.3 本文主要内容与章节安排  14-16
第二章 CDMA与第三代移动通信主流标准  16-30
  2.1 多址接入方式  16-18
  2.2 扩频调制技术  18-22
    2.2.1 扩频技术的分类  18
    2.2.2 扩频系统的优点  18-20
    2.2.3 CDMA蜂窝移动通信系统的主要特点  20-22
  2.3 第三代移动通信的主流标准  22-28
    2.3.1 WCDMA的概述  22-23
    2.3.2 CDMA2000的概述  23-25
    2.3.3 TD-SCDMA的概述  25-26
    2.3.4 三种主流方案的比较  26-28
  2.4 TD-SCDMA的优势与不足  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章无线移动信道及其仿真模型实现  30-45
  3.1 无线移动信道的特征  30-38
    3.1.1 无线电波的传播的特征概述  30-32
    3.1.2 自由空间的信号传播损耗模型  32
    3.1.3 路径损耗和慢衰落模型  32-33
    3.1.4 快衰落模型  33-36
    3.1.5 选择性衰落  36-38
  3.2 无线移动信道仿真模型的实现  38-44
    3.2.1 Jakes模型  39-42
    3.2.2 多径瑞利衰落模型  42-44
  3.3 本章小结  44-45
第四章 TD-SCDMA复用和信道编码的仿真平台  45-68
  4.1 物理层概述  45-46
  4.2 物理层仿真平台系统框图、实现工具和运行环境  46-47
  4.3 传输信道的仿真  47-58
    4.3.1 传输信道定义和分类  47
    4.3.2 传输信道编码和复用过程  47-58
  4.4 物理层仿真实验结果和分析  58-67
  4.5 本章小结  67-68
第五章 Turbo编解码技术的研究  68-83
  5.1 Turbo码的特性  68-70
    5.1.1 逼近香农容量限的性能  68-69
    5.1.2 应用局限  69-70
  5.2 Turbo码的结构原理  70-72
    5.2.1 Turbo码的结构  70-71
    5.2.2 Turbo码性能的简单分析  71-72
  5.3 译码算法  72-76
    5.3.1 常见译码算法分类  72-73
    5.3.2 标准算法  73-76
  5.4 TD-SCDMA中Turbo码仿真实验  76-82
    5.4.1 仿真数据流程框图  76
    5.4.2 仿真结果与分析  76-82
  5.5 Turbo码的进一步发展方向和应用  82
  5.6 本章小结  82-83
第六章无线信道SNR盲估计及其在Turbo解码中的应用  83-95
  6.1 SNR估计方法的背景概述  83-84
  6.2 信道模型  84
  6.3 基于矩统计量的SNR盲估计方法  84-88
  6.4 SNR估计的性能分析  88-90
  6.5 SNR估计性能的仿真结果及比较  90-92
  6.6 应用SNR估计的Turbo译码器的性能结果  92-94
  6.7 本章小结  94-95
结论  95-98
参考文献  98-101
攻读学位期间发表的学术论文  101-102
附录A 仿真模块实现部分的流程图  102-109
  A.1 卷积码  102-104
    A.1.1 编码器  102-103
    A.1.2 译码器  103-104
  A.2 Turbo码  104-107
    A.2.1 编码器  104-105
    A.2.2 Turbo码内部母交织器生成  105-106
    A.2.3 译码器  106-107
  A.3 物理信道映射和逆映射  107-109
    A.3.1 物理信道映射  107-108
    A.3.2 物理信道逆映射  108-109
附录B 仿真数据流程框图及仿真参数表  109-112
  B.1 仿真数据流程框图  109-110
  B.2 多径衰落信道参数表  110-112
附录C 物理层仿真平台的总界面  112-113
致谢  113

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