多点并联被覆线通信系统的网格编码调制研究

胡腾飞沈焕生韩杰陈巍

（1.解放军理工大学通信工程学院研究生3队 江苏南京 210007 2.解放军理工大学通信工程学院）

多点并联被覆线通信系统的网格编码调制研究

胡腾飞1沈焕生2韩杰1陈巍1

（1.解放军理工大学通信工程学院研究生3队 江苏南京 210007 2.解放军理工大学通信工程学院）

本文主要针对多点并联被覆线通信系统的信道编码部分进行研究。本文借鉴了在数字用户线技术中的某些研究方法，设计了一种适用于该系统的网格编码调制方案。最后对采用四维TCM的多点并联被覆线通信系统和未编码系统分别作了仿真，并进行了两者的性能比较，从而得出结论：采用TCM的系统相对于未编码系统具有较高的编码增益，把TCM技术引入多点并联被覆线通信系统可有效地提高系统性能。

多点并联；网格编码调制；编码增益

根据某十二五预研项目应用需求，要在铜包钢被覆线（TGE-707）上实现多个用户随机接入，并完成远距离彼此间的高速率、高可靠数字通信。任何一种高性能的数字通信系统总需要采用某种形式的编码，多点并联被覆线通信系统也不例外。

1982 年，Ungerboeck 正式提出“网格编码调制”（TCM）技术[3]。1984年，L.F.Wei又提出了克服相位模糊的旋转不变码[4]。自L.F.Wei之后，人们便开始了对多维TCM的研究。TCM最初只适用于线性调制信道，近年来，将TCM与非线性调制，如与CPM（连续相位调制）相结合的研究也取得了较大进展。目前，TCM在ADSL中的研究和应用已经相对比较成熟。在ITU-T制定的G.992.1协议及ANSI制定的T1.413协议中均建议可选择使用Wei码16状态4维网格编码调制以提高ADSL系统性能[2]。由于目前的通信标准只针对点对点通信模式，而本课题需要采用并联体制，因而各项信道特性参数将与ADSL系统有很大不同，且系统需实现高速率、高可靠、远距离数据传输，需要使用快速AGC、快速同步、快速均衡等数字通信理论，这要求译码器效率要高，速度要快，占用资源要少。因此，设计一种高效可靠的信道编码方案显得尤为重要。本文将在ADSL中的TCM理论研究基础上，针对被覆线多点并联的特点设计适用于被覆线各项性能参数的TCM编码方案。在基于DMT调制的多点并联被覆线通信系统中，有N=256个子信道，我们只使用一个公共格状编/译码器依次对所有子信道进行编码和译码，以降低复杂度和译码时延，本文将讨论这种方案的具体实现，并对其性能进行分析。

1 多点并联被覆线通信中的TCM编码和译码

网格编码调制技术的中心思想是：通过卷积编码器向信息序列中加入冗余比特，再经过星座映射，从而将调制和编码结合起来，通过集分割的方法实现编码序列间自由欧式距离的最大化。网格解码则是在信道输出端将接收到的信息码字与编码器送出的码字进行比较，按照最大似然译码准则，找出与接收到的信息码字自由欧氏距离最小的编码码字，即我们要根据接收到的信息码字得到编码器在网格图上走过的状态转移路径。我们称这种译码方式为软判决Viterbi译码。由于多维TCM比二维TCM有更低的星座扩张，能得到相对更高的编码增益，但若星座维数过高，调制器和解调器也会变更复杂，成本会提高，综合考虑，本系统选用4维16状态TCM Wei码，其集分割原理及网格图的构造原则，部分参考ADSL系统。TCM编码的具体实现方法也主要分为比特抽取、比特转换、子集分割与网格编码和星座映射四个组成部分。信息序列经过4维16状态TCM网格编码后在接收端进行软判决Viterbi译码，我们对其误码率进行了如下分析。

2 实验结果分析

我们在搭建的多点并联被覆线通信系统中[1]，对2Mb/s的4维Wei码的性能进行了模拟。Matlab仿真模型取子信道数目N=256，FFT变换长度为512，循环前缀CP的长度v=40。仿真过程只使用7～256号子信道，低频6个子信道避开。仿真假设信道噪声类型为加性白高斯噪声（AWGN）和6个被覆线远端设备串音（FEXT）干扰源[5]，其中AWGN功率谱密度是一140dBm/Hz（双边）；多点并联被覆线通信系统DMT码元速率为4kBaud，系统输入功率为23dBm，带宽下限设置为45kHz。

如图1，仿真得到的误码率曲线表明在相同信息速率及不增加带宽的条件下，在误码率为10-5时，采用4维网格编码调制的多点并联被覆线通信系统相对于未编码系统可获得约3dB的编码增益。由结果分析可知，将网格编码调制技术应用到多点并联被覆线通信系统中是可行的，经过编译码后仍可得到大部分理论编码增益，其对增强多点并联被覆线通信系统传输可靠性具有很大的实际应用价值。

图1

[1]曹文婷，柯赓，张露露，陈鹰.“轻型被覆线数字传输能力再探”.第13届军事电子信息学术会议，2012.

[2]“Asymmetric digital subscriber line（ADSL）transceivers”ITU-T G.992.1，1999.

[3]Ungerboeck G.Channel coding with multilevel/phase signals [J].IEEE Trans Information Theory，1982，28（1）：55～67.

[4]Wei L F.Trellis-coded modulation with multidimensional constellations.IEEE Trans.on Inform Theory，1987，IT-33（4）：483～501.

[5]陈 颖，柯赓.SHDSL在轻型被覆线条件下的传输特性[J].军事通信技术，2003.

TN911.2

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1004-7344（2016）11-0257-01

2016-3-25