摘 要

自1993年发明Turbo码以来，该码就因为其接近Shannon极限的优异性能在各种无线通信系统中得到广泛使用。TURBO编码传输系统是一种简单的二进制TURBO信道编码和更高阶的调制（256QAM）组合而成。本课题涉及数字通信系统模型和信道编码原理，还进一步详细描述了256 QAM调制和解调原理，查阅大量资料绘制出了对应的星座图，详细介绍了基于对数似然比（LLR）的LOG-MAP算法和SOVA算法，并对其性能进行了比较。在程序编写上还加入了硬比特解调的方案以便于与之前的软比特解调进行比较。通过MATLAB仿真，得到了软硬比特解调之后误码率数据并将其绘制成了折线图。结果表明，基于软比特检测算法的256QAM调制Turbo译码的误码率性能明显优于硬比特解调。

关键词：Turbo编码； 256QAM； 软比特解调； BER

Abstract

Since the invention of Turbo code in 1993, it has been widely used in various wireless communication systems because of its excellent performance close to Shannon limit. Turbo coding transmission system is a combination of simple binary turbo channel coding and higher-order modulation (256qam). This topic involves the model of digital communication system and the principle of channel coding. It also describes the principle of 256 QAM modulation and demodulation in detail, draws the corresponding constellation chart by consulting a large number of data, introduces the Log-MAP algorithm and SOVA algorithm based on the log likelihood ratio (LLR) in detail, and compares their performance. In order to compare with the previous soft bit demodulation, the scheme of hard bit demodulation is added to the program. Through the MATLAB simulation, the bit error rate data after the soft and hard bit demodulation is obtained and plotted into a line chart. The results show that the BER performance of 256qam turbo decoder based on soft bit detection algorithm is better than that of hard bit demodulation.

Key Words turbo code; 256qam; soft bit demodulation; BER

目 录

摘 要 III

Abstract IV

第1章 绪 论 1

1.1 本论文的背景和意义 1

1.2 本论文的主要方法 1

1.2.1 MATLAB简介 1

1.3 本论文的结构安排 2

1.4 系统模型 2

第2章 Turbo信道编码 4

2.1 Turbo码编码原理 4

2.2 编码 5

2.3 译码 6

2.3.1 SOVA 译码算法 6

2.3.2 LOG-MAP 译码算法 7

2.3.3 译码迭代终止条件 9

第3章 256QAM调制解调 10

3.1 QAM简介 10

3.2 256QAM调制解调基本原理 10

3.3 256QAM的星座图和映射关系 12

第4章 软比特解调和硬比特解调 14

4.1 软判决和硬判决 14

4.2 软比特解调原理 14

第5章 仿真结果及分析 17

第6章 结束语 19

6.1 论文工作总结 19

6.2 未来工作展望 19

参考文献 21

致 谢 24

附 录 1 重要程序代码 25

第1章 绪 论

1.1 本论文的背景和意义

通信是信息的传递，在信息交流日益频繁的时代，通信和信息已成为当代社会中最重要的通信脉搏。总之，通信是从一个地点到另一个地点或以外的信息交换和传输。在通信系统中，存在消息和基带信号之间的转化以及数字基带信号和信道信号的转化。在第一种情况下，交替是在系统的开始和结束时进行的，而第二种情况需要数字调制和解调。在一些现代媒体中，数字传播将变得更加频繁。数字解调无疑将是今后通信领域研究的主要方向，因为目前的通信趋势和人口的通信需要决定了这一点。与此同时，新的技术发展对于解决这一问题至关重要。技术进步必须符合时代的需要。在不久的将来，新的通信调制方法的出现必须建立在高性能功率和带宽使用的基础上。 技术设备更简单、更可靠。在目前的研究方案中，空间通信的调制是未来研究的一个重要主题。本文则基于MATLAB的Turbo码256qam软比特解调接收机的理论进行了研究与仿真。

全球移动通信的发展情况参差不齐。在许多发达国家和区域，移动通信的渗透率达到了很高的水平，新用户的数量也有所减少。随着移动通信的发展和传播，新的现代技术在全世界的研究和应用已成为当务之急。各种信道调制解调器技术已经进入市场，为无线通信行业的发展提供了新的动力。目前，解调接收器的研究和应用也在我国取得了一些成果。

1.2 本论文的主要方法

1.2.1 MATLAB简介

MATLAB大致可以分为五个部分：

（1）MATLAB的工作环境。它包含管理变量以及在工作区输入和收集数据的设备。同时，还有一系列用于开发、管理和调试的工具。

（2）MATLAB的语言。MATLAB语言具有控制过程状态、功能、数据结构、输入输出和面向对象编程的特点所以它被称为一种高级矩阵语言。MATLAB同时适用于小型编程和大型编程。

（3）图形操作。MATLAB软件它包含一系列高级命令，包括2D和3D数据可视化、图形处理、动画和图形表示。同时，它向用户提供一个较低级别的命令，以完全定制图形界面，并在MATLAB软件中创建一个完整的图形用户界面。