硕士答辩PPT(07版) 24页

'基于VDSL2系统中RS-TCM的研究答辩学生：张德江导师：学号： 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 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。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： 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。相关领域研究情况：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。RS码：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 VDSL2纠错控制的仿真模型 1、RS码的编译码方法求1.1RS码编码方法：消息多项式为：生成多项式为：用生成多项式除对应的码字矢量为得到： 求1.2.1RS码的硬判决译码算法：ＢＭ算法关键方程：纠错就删算法关键方程：1.2RS码的译码算法：RS码的译码原理BM算法流程图 RS码的硬判决BER曲线求CodeWordErrorRateBERRS(124,116)码的纠删译码BER曲线 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，它们是一系列对数似然比值序列则硬判决可按下式规则独立译码越大时，判决可靠性就高，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，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。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-2MRIP重复处理算法：LRP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 CodeWordErrorRateCodeWordErrorRateAWGN下RS(7,5)软判决误码字率曲线图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。AWGN下RS(255,223)软判决误码字率曲线图 2、网格编码调制典型的TCM系统原理框图 2.1Viterbi译码算法2记忆1/2率卷积编码器的网格图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 维特比软判决译码性能不同回溯长度下维特比译码算法性能 2.2VDSL2中4D-TCM系统VDSL2格状编码器和星座映射的关系 VDSL2中TCM系统使用魏氏16状态4D格状码得快处理技术。处理过程有：比特提取、比特变换、陪集分割、星座映射。 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。当64QAM映射时，每输入11bits输出两个64QAM符号，即频谱效率为5.5bits每符号。当256QAM映射时，每输入15bits输出两个256QAM符号，频谱效率为7.5bits每符号。这充分显示了多维TCM可实现分数值频谱效率的优点，比特效率比较高。为了获得系统的编码增益，我们用未编码的64QAM和256QAM来近似。实际的编码增益要稍小于近似的编码增益，但仍可以达到4dB左右。此外，在实现时可以并行译码，大大提高译码速度， 3、VDSL2中RS-TCM级联的性能仿真只取一条等待时间路径#0，系统理想同步，子载波上承载的比特数都相等，即等比特分配。二进制信息数据等概随机产生，4D-TCM采用软判决维特比译码，RS(124,108)码采用BM硬判决译码算法，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个RS码字 3.1卷积交织交织器块的大小为深度为交织器需要将一个交织块中的每一个字节延时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系统仿真参数等待时间路径的脉冲保护度(INP)：等待时间路径的时延(delay)： 3.3纯高斯噪声下的仿真分析：只采用RS编码在BER为-5次方可实现编码增益不到3dB；只采用4D-TCM编码，则能获得不到4.5dB编码增益，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个字节时，可获获得4.75dB增益；当交织深度达到125字节时，可获得接近6.75dB增益。当再增加交织深度，达到523字节时，BER曲线几乎和交织深度为125字节时的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，每帧中突发噪声的长度为１／１６DMT，这时信道中既有高斯噪声又有突发噪声当系统只采用TCM时，它的性能比未编码系统要差。这是由于TCM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性，使信道恶化。TCM系统对突发噪声比较敏感。当只使用RS编码时，情况要好于只使用TCM编码，并获得了不错的编码增益。说明RS码对突发错误具有一定的抵抗能力。当系统使用RS-TCM级联方式时，系统性能好于使用单一的编码方式若交织深度越大，则系统获得的性能就越好。说明交织能有效的抵抗突发错误。但是，所带来的系统延时要在可接受范围内。 三、结论文章对VDSL2系统中的RS-TCM展开研究，为进一步提高系统传输性能提供有意义的参考价值，达到了预期研究目标，主要工作包括：对RS码的硬判决译码算法和软判决译码算法进行了仿真实现。对TCM对TCM技术核心的维特比算法和4维TCM进行了仿真分析。设计搭建了VDSL2系统的仿真平台，对系统性能进行了分析。这为分析RS-TCM在系统中的作用提供了重要的依据。同时也为分析各种算法在VDSL2系统中的性能提供了一个基础，对提高系统性能具有重要作用。从本文建立的仿真平台仿真表明：（1）RS码抗突发能力强于TCM编码系统。TCM系统适合高斯噪声信道，对随机错误纠正能力强于RS编码；在突发干扰下，TCM系统不能获得编码增益，使系统性能恶化。（2）RS和TCM级联的方式获得的编码增益都要高于单一的编码方式。通过交织可增强抗突发噪声的能力，使系统多获得1dB左右的编码增益。 ThankYｏu!'