（通信与信息系统专业论文）turbomtcm编码调制技术研究.pdf

摘要 t u r b o t c m 是为a w g n 信道传输信息设计的编码调制方案。它将两个或多个 t c m 分量码以t u r b o 的方式进行级联，在a w g n 信道下表现出很好的性能。但是 t c m 由于未考虑符号汉明距离和乘积距离，在衰落信道下的表现不如它在a w g n 信道下那样乐观。而m t c m ，在网格图的每条分支上传输多个符号，能更好地适 应衰落信道。且在a w g n 信道下，m t c m 相比于t c m 在网格图状态数和谱效率 均相同的情况下也能获得更好的性能增益。因此我们用m t c m 替代t c m 来作为 分量码，希望能构造出一种新颖的编码调制方案t u r b o m t c m ，以获得更好的性 能增益。 本文较为深入地理解了t c m 和t u r b o t c m 的基本编译码原理，研究了在 a w g n 信道和衰落信道下的最佳m t c m 的设计准则，在此基础之上，初步提出了 t u r b o - m t c m 的编译码原理和结构，并指出了该方案实现的难点：m t c m 反馈编 码器的设计。通过研究卷积码的递归表示方法，并借鉴了c t - t c m 中分量码的设 计思想，对t u r b o m t c m 的编码器进行了设计，最后结合计算机仿真对t u r b o t c m 和t u r b o - m t c m 在a w g n 信道和衰落信道下的性能进行了对比和分析，并给出了 今后改进的方向。 关键词：网格编码调制( t c m )m t c mt u r b o t c mt u r b o m t c m a b s t r a c t 。i 1 l r b o - t c mi sab a n d w i d t h - e 伍c i e n tc o d e d - m o d u l a t i o ns c h e m e ，w h i c hh a s n e a r - c a p a c i t yp e r f o r m a n c eo nt h ea w g n c h a n n e l i th a sa no v e r a l ls t r u c t u r es i m i l a rt o b i n a r yt u r b oc o d e s ，b u te m p l o y st r e l l i sc o d e dm o d u l a t i o n ( t c m ) c o d e sa sc o m p o n e n t c o d e s h o w e v e r , t h ep e r f o r m a n c eo ft c mo nt h ef a d i n gc h a n n e li sn o ta sg o o da st h a t o nt h ea w g nc h a n n e l ，a st h eh a m m i n gd i s t a n c ea n dt h ep r o d u c td i s t a n c eo fs y m b o la r e n o tt a k e ni n t oa c c o u n ti nt h ed e s i g no ft c m t h e r e f o r e ，at r e l l i sc o d e d - m o d u l a t i o n t e c h n i q u er e f e r r e dt oa sm u l t i p l et i e l l i sc o d e dm o d u l a t i o n ( m t c m 、i sp r o p o s e d w h e r e i nm o r et h a no n ec h a n n e ls y m b o lp e rt r e l l i sb r a n c hi st r a n s m i t t e d ，s oi tc a n a c h i e v eb e t t e rp e r f o r m a n c eo nt h ef a d i n gc h a n n e lt h a nt c m b e s i d e s ，m t c mc a n o b t a i np e r f o r m a n c eg a i no v e rt c mw i t ht h es a n l en u m b e ro ft r e l l i ss t a t ea n ds p e c t r u m e f f i c i e n c y a c c o r d i n g l y , w ep r o p o s ean o v e lc o d e d m o d u l a t i o ns c h e m e ，w h i c hi sa c o m b i n a t i o no ft u r b oc o d e sw i t hm t c m ，c a l l e dt u r b o - m t c m ，a n de x p e c ti tt o a c h i e v em o r ep e r f o r m a n c eg a i nr e l a t i v et ot u r b o - t c m t h ep r i m a r yp r i n c i p l e so ft c ma n dt u r b o t c ma r ei n t r o d u c e d a n dt h em e t h o d s f o rt h ed e s i g no fm t c mw h i c hc a na c h i e v eo p t i m u mp e r f o r m a n c eo nt h ef a d i n g c h a n n e la n dt h ea w g nc h a n n e ld i s c u s s e dr e s p e c t i v e l y b a s e do nt h i s ，t h ep r e l i m i n a r y t h e o r yo ft h ee n c o d i n ga n dd e c o d i n go ft u r b o m t c m a r ep u tf o r w a r d ，f o l l o w e db ya n a n a l y s i so ft h ep r o b l e mt or e a l i z et h es c h e m e ：t h ed e s i g no ff e e d b a c ke n c o d e rf o r m t c m t h u s ，t h er e c u r s i v er e p r e s e n t a t i o no fc o n v o l u t i o n a lc o d e st o g e t h e rw i t ht h e d e s i g np r i n c i p l eo ft h ec o m p o n e n tc o d e so fc t - t c ma r es t u d i e df o r r e f e r e n c e a c c o r d i n gt ot h i s ，t h ee n c o d e ro ft u r b o m t c mi sd e s i g n e d f i n a l l y , t h es i m u l a t i o n r e s u l t so ft u r b o t c ma n dt u r b o - m t c mo nt h ea w g nc h a n n e la n dt h ef a d i n gc h a n n e l a r ep r e s e n t e d a sar e s u l t ，r e s e a r c hw o r kw h i c hr e m a i n st ob es t u d i e df u r t h e ri s a n a l y z e d k e y w o r d s ：t r e l l i sc o d e dm o d u l a t i o n ( t c m )m t c mt u r b o - t c m 1 、l r b o m t c m 创新性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指 导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所 罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得 西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 牛 日期： 夕秒，口- 易i 少 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发 表论文和使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论 文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采 用影印、缩印或其它复印手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题 再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。( 保密的论文在解密后遵循此规定) 本人签名： 导师签名： 日期： 口，驴乃，多 日期：di 汐另， 第一章绪论 第一章绪论 本章简要介绍了数字通信系统的组成， 程：重点分析了带宽有效的编码调制技术； 的主要工作并给出了全文内容安排 回顾了信道编码理论与技术的发展历 最后总结了作者在攻读硕士期间所做 1 1 数字通信与信道编码 1 9 4 8 年，美国贝尔实验室的c l a u d ee s h a n n o n 在贝尔技术杂志上发表了题为 通信的数学理论的论文【l 】，这是一篇关于现代信息理论的奠基性论文，它的发 表标志着信息与编码理论这一学科的创立。s h a n n o n 在该文中指出，任一通信信道 都有一个参数c ，称之为信道容量，如果通信系统所要求的传输速率尺小于c ， 则存在一种编码方法，当码长刀充分长时，系统的错误概率可以达到任意小。这 就是著名的信道编码定理。根据s h a n n o n 的信息理论，一个编码的数字通信系统 的组成框图如图1 1 所示【2 j 。 图1 1 数字通信系统模型 信源编码器将信源的输出转换为二进制信息序列u ，信道编码器将信息序列u 变换成离散的编码序列，称之为码字。调制器将信道编码器输出的每个符号转换 为持续时间为t 秒的适合传输的波形。这些波形进入信道并受到噪声的干扰。解 调器处理收到的每一个持续时间为t 秒的波形，然后产生离散或者连续的输出。 相对于编码序列 ，解调器的输出序列称之为接收序列，。信道译码器将接收序列 ，变换为二进制序列蠡，称为估计信息序列。信源译码器将估计信息序列蠡变换为 对信源输出的估计，并将该估计传送到信宿。 由此可以看出，数字通信系统设计的关键问题之是在随机噪声的干扰下如何 有效而又可靠地传送信息，实现这一目标的途径就是信道编码。因此，寻找好码 及其有效译码算法一直是信道编码理论与技术研究的中心任务。 2t u r b o m t c m 编码调制技术研究 在s h a n n o n 发表其具有里程碑意义的论文后两年，h a m m i n g 于1 9 5 0 年发现了 第一类用于纠错的线性分组码【3 1 。e l i a s 在1 9 5 5 年时最早引入了不同于分组码的卷 积码【4 1 。1 9 7 6 年，u n g e r b o e c k 和c s a j k a 引入了网格编码调制( t c m ) 的概念【5 卅】， 这是一种基于卷积码的编码调制，无需带宽展宽即可实现明显的编码增益，并且 系统反馈卷积码的高码率编码最有效。另一个系统反馈卷积编码器应用的例子是 t u r b o 码，它由b e r r o u 、g l a v i e u x 和t h i t i m a j s h i m a 在1 9 9 3 年引入1 7 【8 】，在一定条 件下可以达到近s h a n n o n 限的性能。除t u r b o 码之外，低密度奇偶校验( l d p c ) 码是另一类逼近s h a n n o n 限的编码，它由g a l l a g e r 于2 0 世纪6 0 年代初首次提出【9 j 。 以上我们从编码角度对信道编码的发展作了简单地介绍，也可以从译码算法角 度硬判决译码和软判决译码一来看信道编码的发展。 硬判决由于实现较为简单，许多编码数字通信系统都采用具有硬判决译码的二 进制编码。软判决会增加译码器实现的难度，但软判决译码较硬判决译码在性能 上有明显的提高。 关于软判决译码算法，主要分为两类。一类是使符号错误概率最小的逐位软判 决译码算法；另一类是使码字错误概率最小的逐组软判决译码算法。 1 9 5 5 年e l i a s 最早引入了卷积码，稍后w o z e n c r a f i 和r e i f f e n 提出了序列译码， 1 9 6 3 年m a s s e y 提出了门限译码，1 9 6 7 年v i t e r b i 提出了最大似然( m l ) 译码算法， 1 9 7 4 年，b a h l 、c o c k e 、j e l i n e k 和r a v i v ( b c j r ) 【l o j 提出了最大后验概率( m a p ) 译码算法。近年来b c j r 算法已用到软判决迭代译码中。t c m 采用软判决维特比 译码，t u r b o 编码将两个系统反馈编码器的并行级联和迭代m a p 译码结合起来。 当前，随着信道传输环境的恶化和纠错性能要求的提高，使得编码的冗余度大 大增加，信息传输速率下降，信道带宽明显增加。在不增加信号带宽和不降低有 效信息传输速率的情况下，如何高效可靠地传输信息，是目前信道编码理论研究 的一个重要课题。 1 2 带宽有效编码调制技术 在传统的数字传输系统中，编译码器和调制解调器是两个主要组成部分，它们 各自独立进行设计。实际上，最佳的编码调制系统要求把编码器和调制器当作一 个整体进行综合设计，使产生的编码信号序列之间具有最大的自由平方欧氏距离。 1 9 7 4 年m a s s e y 根据s h a n n o n 信息论证明了将编码和调制作为一个整体考虑时的最 佳设计，可大大改善系统性能。1 9 7 7 年，日本学者i m a i 和h i r a k a w a 提出了多级 编码技术( m u l t i l e v e lc o d i n g ，m l c ) 【l l 】，它采用分组码、卷积码或者级联码作为 分量码，并通过信号集合分割进行恰当的比特信号映射。1 9 8 2 年，u n g e r b o c k 提 出了网格编码调制( t r e l l i sc o d e dm o d u l a t i o n ，t c m ) 6 1 ，采用码率r = m ( 肌+ 1 ) 第一章绪论 3 的短约束长度卷积码及软判决维特比译码，在不增加带宽和相同的信息速率下可 获得3 - , - , 6 d b 的功率增益。实际上，t c m 也可以看作是m l c 的一个特殊情况。如 果m l c 中的分量码是等长的二进制线性分组码，则该方案也被称为分组编码调制 ( b l o c kc o d e dm o d u l a t i o n ，b c m ) u 2 。 在衰落信道下，t c m 技术的研究进展则不像a w g n 信道下那样乐观，因为在 a w g n 信道中的最佳t c m 码在衰落信道中多数情况下是次佳的。基于系统在衰 落信道中的性能很大程度地取决于信号分集这一特点，d i v s a l a r 等于19 8 6 年提出 了衰落信道中t c m 好码的设计准则【1 3 】，并提出了多重网格编码调制( m u l t i p l e t r e l l i sc o d e dm o d u l a t i o n ，m t c m ) 1 4 1 ，即在网格图的每条分支上传输多个符号， 并说明了在衰落信道中，m t c m 可获得更多的性能增益。并且，该编码调制方案 可同样用于a w g n 信道，相比于以前的t c m 在网格图状态数和谱效率均相同的 情况下也能获得更好的编码增益。此外，z e h a v i 于1 9 9 2 年首次提出了基于比特交 织的编码调制方案( b i t i n t e r l e a v e dc o d e dm o d u l a t i o n ，b i c m ) u s ，比基于符号交 织的t c m 方案在衰落信道下有更好的性能。同时，人们在此准则指导下还研究了 其他适用于衰落信道的编码调制方案【1 6 】【l7 1 。 t u r b o 码的出现也为编码调制技术的研究提供了新的思路。t u r b o 码具有接近 s h a n n o n 限的性能，尤其是低信噪比下性能优异，显然是实现网格编码调制的理想 方案。目前已有多种实现t u r b o 码和t c m 相结合的方法【1 8 1 【1 9 】【2 0 】，称为t u r b o t c m 或t t c m 。其中一种典型的t t c m 方案为：两个码率为m 伽+ 1 ) 的分量t c m 码 的并行级联，替代t u r b o 码原有的两个分量卷积码的并行级联。为了提高谱效率， b e n e d e t t o 和d i v s a l a r 等人提出了对分量码输出系统比特进行删余的改进t t c m 方 案( p c t c m ) 【2 。同时l i 和r i t c e y 于1 9 9 8 年提出了基于迭代译码的b i c m 2 2 】【2 3 】， 即b i c m i d ，增大了b i c m 的最小平方欧氏距离，改进了b i c m 在a w g n 信道下 的性能。文献 2 4 1 对t t c m 、b i c m 、b i c m i d 以及标准t c m 方案的性能作了比 较。随着t c m 技术的发展，许多学者开始从另一个角度考虑如何降低t c m 译码 的复杂度，即采用状态数较小的编码器。其中文献【2 5 】提出了一种时变非对称t u r b o 类t c m 方案：低复杂度级联双状态t c m ( c t - t c m ) 。该方案中编码器的状态数 为2 ，这样就大大降低了译码复杂度。同时仿真结果表明，在a w g n 信道下，其 性能接近或优于现有的其它各t u r b o 类t c m 的性能，是接近s h a n n o n 限的一种编 码调制方案。并且，采用t u r b o 码、l d p c 码作为分量码的多级编码调制技术也得 到了广泛的研究【2 6 】【27 1 。 基于上述己知的编码调制技术，我们可以使用m t c m 作为分量码来替代 t t c m 中的分量码，并进行适合于t u r b o 迭代的编码器设计，构造出的方案称之 为t u r b o m t c m ，期望通过加入m t c m 的特性，来改善t t c m 的性能，尤其是在 衰落信道下。 4 t u r b o m t c m 编码调制技术研究 1 3 本文的主要研究工作和内容安排 本文结合p a n a s o n i c 公司合作项目以及国家“新一代宽带无线移动通信网”重 大专项课题，采用分析与计算机仿真相结合的方法对高效编码调制方案进行了研 究。首先对t c m 和t u r b o t c m 的原理进行了详细地阐述，并系统地研究了a w g n 信道和衰落信道下的最佳m t c m 的设计准则，对m t c m 进行了适合于并行级联 的编码器设计，在此基础上提出了t u r b o 与m t c m 相结合的编码调制方案 t u r b o m t c m ，并对其进行了性能分析和仿真。全文分为五章，安排如下： 第一章介绍了信道编码理论与技术的发展，重点介绍了带宽有效编码调制技 术。 第二章系统地阐述了t c m 的原理、构造方法以及t u r b o t c m 的编译码原理和 结构，并给出了t u r b o t c m 在a w g n 信道和r a y l e i g h 衰落信道下的性能仿真图。 第三章分别针对a w g n 信道和r a y l e i g h 衰落信道给出了最佳m t c m 的设计 方法，并通过计算机仿真，得到了m t c m 在这两种信道下的性能曲线。 第四章在前几章的基础上提出了t u r b o m t c m 编码调制方案，并给出了经过 研究得到的编译码原理和编码器的设计准则。对不同状态数的t u r b o m t c m 方案 在a w g n 信道和r a y l e i g h 衰落信道下的性能进行计算机仿真，并且比较了它和 t u r b o t c m 的性能。 第五章对全文的工作进行了总结，并提出了进一步的研究方向。 第二章网格编码调制和t u r b o t c m 编码调制技术 第二章网格编码调制和t u r b o t c m 编码调制技术 本章首先介绍了网格编码调制( t c m ) 的原理与设计准则；在此基础上，对 t u r b o t c m 编码调制技术的编译码原理进行了详细地描述；最后对t u r b o t c m 在 三种不同的信道下的性能进行了计算机仿真。 2 1 网格编码调制( t c m ) 编码调制是一种结合编码和调制的技术，它无需带宽扩展即可实现明显的编码 增益。因此，编码调制可以看成是一种带宽有效的信号设计实现。在本节我们将 讨论网格编码调制【2 引，这是一种基于卷积码的编码调制。t c m 的最初概念是由 u n g e r b o e c k 和c s a j k a 在1 9 7 6 年6 月的一篇论文【5 】中提出来的，u n g e r b o e c k 在后来 的3 篇论文中【6 】1 2 9 1 【3 0 】描述了这个观点的基本思想。t c m 的基本思想是，将普通的 码率r = m ( m + 1 ) 的二进制卷积码和m 进制信号星座图( m = 2 肿1 ) 相结合，使 得编码增益可以不通过增加符号发送的速率而获得，即和非编码的调制相比，不 增加所需的带宽。这种技术的关键是，编码引入的冗余比特不是和二进制调制中 一样来发送额外的符号，而是用来扩展相对于非编码系统的信号星座图的大小。 因此，网格编码调制涉及信号集拓展，而不是带宽展宽。 2 1 1 符号的定义 假定我们将原始信号集4 划分为l 个子集，记为 a ，4 ，a 一。 。子集a t 内信 号点间的最小平方欧式距离定义为： d 二( 4 ) _ 蹦m 。i n 。 d ；( 那 ) ) o 的整数来表示，此外，每个信息符号具有一个先验信息供译码时使用。攻与从k l 时刻到k 时刻的状态转移相关联。 若在a w g n 信道下，采用m p s k 映射，则y 。是由相互正交的两部分构成的， 表示为一复数形式y k = ( k 。，q r e c e i 。) ，而k 。= 破j + 体q r 硎w = 4 ，。+ ，。，其 中如f 是收的实部，反g 是以的虚部，n k , j 和n k , g 是两个相互独立的高斯随机变量， 服从n ( o ，c r 2 ) 的高斯分布。则m a p 译码算法【1 8 】中用到的以( 败，s ，s ) 为： 以( 儿，s t , s ) = p r y ki d k = i ，最= s ，最一l = s t ) g ( 破= i l & = s ，足一。= s ) 第二章网格编码调制和t u r b o t c m 编码调制技术1 3 p r s k = s i 最一l = j )( 2 一1 2 ) 二维加性高斯白噪声每一维都服从n ( 0 ，c r 2 ) 分布，且相互独立所以有 p r 儿i x k 兰p r y ki 噍= f ，& = s ，足一l = s ) = 丽1e 卅掣击e 朴掣， = _ l 2 刀o - 2e x p 一坠垫学叫( 2 - 1 3 )2 懿p 一万广叫 若在单径平衰落信道下，接收信号有如下形式 以= a k x k + ( 2 - 1 4 ) 其中，t k 为复高斯噪声，m 为衰落因子。 对于r a y l e i g h 快衰落信道，衰落因子a k 之间互不相关，可以用r a y l e i g h 随机 变量来仿真，为了使r a y l e i g h 衰落的平均功率等于1 ，于是有如下构造方法： a2x iy(2-15) 其中，实部x 和虚部y 为独立同分布的高斯随机变量，服从n ( 0 ，1 2 ) 分布。 在译码时，若已知信道边信息( c s i ) ，即已知a t ，则式( 2 1 2 ) 中的第一项应为 如下形式： p r y ki 噍= f ，最= s ，最一l = s ：q 三p r y ki x k ，a t ：击2 ，r o - 唧f _ 虹2 0 # - ( 2 _ 1 6 ) 2 1 i z i 、7 对于充分交织的r a y l e i g h 慢衰落信道，衰落幅度a k 之间也互不相关，可采用 同快衰落相同的译码方法。但在t t c m 编码器和信道之间需加一个信道交织器来 对编码器输出符号进行充分交织，接收端在译码前需要进行解交织。图2 8 为其编 译码结构。 图2 8r a y l e i g h 慢衰落信道下的编译码结构 2 3 2 性能仿真结果 仿真中采用了8 状态和1 6 状态的t t c m 编码器，码率均为2 3 ，8 - p s k 调制， 谱效率为2b i t s s h z 。使用的模2 交织器大小为n = 1 0 5 6 ，译码采用基于符号的 m a p 算法，迭代次数为8 。三种信道下的仿真结果见图2 9 _ 2 1 1 。 其中8 状态t t c m 编码器的奇偶校验系数为j i l ( o ) = 1 l ， ( 1 ) = 0 2 ， ( 2 ) = 0 4 ； 1 6 状态t t c m 编码器的奇偶校验系数为j l i ( o ) = 2 3 ， ( 1 ) = 0 2 ，h t 2 ) = 1 0 。 1 4t u r b o m t c m 编码调制技术研究 在充分交织的平慢衰落信道下，需要在t t c m 编码器和信道之间加入信道交 织器，这里采用的是随机交织器。信道交织器大小为1 0 ，5 6 0 ，最大多普勒频移后= 1 0 0 ，符号周期瓦= 0 0 0 1 ，则信道相关系数为1 0 0 0 0 0 1 = 0 1 。图2 1 l 为其仿真 图。 图2 9a w g n 信道下，基于8 - p s k 调制的t t c m 性能比较 图2 1 0 平快衰落信道下( 已知边信息) ，基于8 - p s k 调制的t r c m 性能比较 第二章网格编码调制和t u r b o t c m 编码调制技术 1 5 图2 1 1 充分交织的平慢衰落信道下( 已知边信息) ，基于8 - p s k 调制的t t c m 性能比较 2 4 本章小结 在本章中，我们在介绍网格编码调制( t c m ) 原理的基础上，详细地描述了 t u r b o t c m 编码调制技术的编译码原理，并对其在a w g n 信道，已知信道边信息 的单径r a y l e i g h 快衰落信道和充分交织的r a y l e i g h 慢衰落信道下的译码算法进行 了推导，最后给出了t u r b o t c m 在这三种信道下的性能仿真图。 第三章多重网格编码调制( m t c m ) 第三章多重网格编码调制( m t c m ) 本章首先介绍了m t c m 的原理及其发展史；其次详细地介绍了m t c m 在 a w g n 信道下和衰落信道下的不同设计思想与方法；最后分别将a w g n 信道和衰 落信道下设计的最佳m t c m 方案和传统的t c m 方案进行理论比较和计算机仿真， 验i i r tm t c m 的性能。 3 1m t c m 的原理与设计 t c m 是一种联合考虑编码效率和传输可靠性的编码调制技术，一直被用于高 速数据系统中。d i v s a l a r 和s i m o n 在对t c m 编码的m p s k 性能进行分析的基础上 提出了m t c m ( m u l t i p l e t r e l l i sc o d e dm o d u l a t i o n ) ，网格图的每条分支上传输的符 号数大于2 。在a w g n 信道和衰落信道中，相对于t c m ，m t c m 可以获得更好 的误码率性能。 3 1 1m t c m 的发展 m t c m 是在网格图的每条分支上传输多个符号的一种编码调制方案，它最初 是由d i v s a l a r 和s i m o n 于1 9 8 6 年在文献 1 4 】中提出的。在该文献中，d i v s a l a r 和 s i m o n 指出，a w g n 信道下，相对于未编码调制，在不增加带宽以及相同的信息 速率情况下，采用对称m p s k 和a m 调制的两状态m t c m 在高信噪比时可获得 3 d b 的增益。相比于t c m ，m t c m 在高信噪比时有l 到2 d b 的增益，这取决于谱 效率。这就说明了在a w g n 信道下，对于m t c m 的某些码字，同网格图状态数 和谱效率均相同的t c m 相比，有较大的d 乞，因此能获得更大的性能增益。但在 译码时，m t c m 的每条分支需要更多的计算量。 同时，在衰落信道下，t c m 的性能并不是很好，这是因为a w g n 信道下最佳 的t c m 码在衰落信道下并不是最佳的【3 4 】，而m t c m 的提出为解决衰落信道中 t c m 好码的设计给出了答案。这是因为在网格图的每条分支上传输多个符号类似 于广泛应用于衰落信道下的分集技术，因此，可以通过设计m t c m 使其在衰落信 道下满足最优化设计准则，相比于以前的t c m 方案在网格图状态数和谱效率均相 同的情况下也能获得更大的性能增益。 以上这些研究内容发表在d i v s a l a r 和s i m o n 的一系列文献中【3 5 】【3 6 】【3 7 1 。 此后，i s j i n t 3 8 1 ，k w o kh l i t 3 9 】【4 0 】【4 l 】【4 2 1 和p e r i y a l w a r 、f l e i s h e r t 4 3 3 等人分别对 m t c m 在衰落信道和a w g n 信道下的设计方法进行了改进，同时h a b o ur a j a b 对这些设计方法进行了比较分析】。 1 8 t u r b o m t c m 编码调制技术研究 同时，m t c m 也被应用于空时级联码和协作通信中，如空时分组码和m t c m 级联得到的s t b c + m t c m 4 5 】【4 6 】，还有协作m t c m 方案m 等。 3 1 2m t c m 的原理 m t c m 的系统框图见图3 1 t 13 1 。 ， 网格 、 映射 编码 1 器和 b 器 iz 朋元 s 2 5 8 6 ) 。 在衰落信道下，高信噪比时的首要设计准则为：( 1 ) 最大化最短错误事件路径的 长度( 厶所) ( 2 ) 最大化最短错误事件路径上分支距离的乘积( p ) ，其次才是最大 化d 乞。因为上述m t c m 和t c m 的l 撕、尸均相同，所以比较d 乞。因为m t c m 的d 乞，大