通信专题讲座报告-SBPSK的Viterbi译码的改进.doc

XXX大 学 研究生课程考试答题本 考生姓名 考生学号 系、年级 类 别 考试科目 通信专题讲座 考试日期 2013年1月 评 分 题号 得分 题号 得分 总分: 评卷人: 注: 1 无评卷人签名试卷无效。 必须用钢笔或圆珠笔，使用红色。用铅笔阅卷无效。 SBPSK的Viterbi译码的改进 课程报告问题来源及行文安排 这篇报告为通信专题讲座的课程报告，最重要部分是对徐争光老师在课堂上讲解SBPSK的解调的Viterbi译码进行改进。徐老师在讲解SBPSK的解调时提到了三种解调方式，即匹配滤波、改进的匹配滤波和Viterbi译码（算法）。徐老师根据以往发表的有关PSK信号解调的Viterbi译码的文章（如参考文献[1][2]）指出，通过Viterbi译码（算法）解调译码得到的码字的比特误码率（BER，Bit Error Rate）应该是在所有存在的方法中是最小的，但徐老师根据Viterbi译码（算法）的思想编写代码，并与匹配滤波和改进的匹配滤波的效果进行比较，发现Viterbi译码并没有很大的优势，如图一所示，不仅过程复杂，在代码量上也远超过匹配滤波和改进的匹配滤波的代码量。因此本文根据徐老师的思路，对Viterbi译码进行了改进，并与原来的Viterbi译码结果比较，发现改进的Viterbi译码性能要优于原来的Viterbi译码，但与匹配滤波和改进的匹配滤波相比仍然没有优势。在结尾将会分析其原因。 图一 徐老师上课仿真的结果 Shaped Binary Phase-Shift Keying） SBPSK即整形的二进制相移键控（Shaped Binary Phase-Shift Keying）。根据文献错误!未找到引用源。，SBPSK在一个数字的调制器中产生，这个调制器的带宽控制是通过波形的设计而不是后调制滤波（post modulation filtering）实现的。从而能够精确地控制相位和限制在每个相位状态上的相位偏移。其合成的恒包络能够提高硬限幅的卫星信道性能，因为与BPSK相比SBPSK旁瓣下降更快。图二为SBPSK和BPSK的波形比较，可以看出SBPSK的相位是连续变化的，不会存在BPSK中相位突变的情况。 图二 SBPSK和BPSK的波形比较（来自参考文献[3]） SBPSK的优势上面已经提到，劣势（文献[3]）是整形降低了检测效率，对于一个积分转检测器（integrate and dump detector），50%整形的BPSK的损失的检测率为1dB。 SBPSK信号可用下面的式子表示： （1） 其中，，，为系数，如当时，就称为50%整形的二进制相移键控（50% SBPSK）。 Viterbi译码（算法） Viterbi译码最早是 在1967年有美国的Viterbi提出的一种卷积码的译码算法，后来在1969年Ommura证明Viterbi算法实际上等价于在加权图上求最短路径的正向动态规划解。1973年Forny认识到Viterbi算法是卷积码的最大似然译码算法，也就是说是一种最佳的译码算法，[5]。 假设发送码字为，接收码字（矢量）的长度为，Viterbi译码或者说是最大似然序列检测就是要解决如下优化问题： （2） 强力穷举有哪些信誉好的足球投注网站需要的复杂度随着长度而呈现指数增长。高效的算法必须利用这一问题的结构，而且关于是递归的，这样就不必对每个码元时间都从零开始解决问题，[6]。 对于离散无记忆信道来说，发送序列的似然函数为 （3） 相应的对数似然函数为 （4） 采用最大似然译码算法（Viterbi算法）要求在所有可能的 码字序列中选取一条使似然函数（4）极大的码字序列作为发送码字序列的估计，如果记这个最大似然码字序列为，则 （5） 其中表示从初始状态出发，所有长度为，最终回到状态的码字序列集合。 这里把称为与路径有关的度量，记为，和式（4）中每一个分量称为分支度量，记为，所以 （6） 表示一条路径上的度量为各分支度量之和。 对于不同的传输信道，分支度量和路径度量有不同的含义。在[5]中，对于二元对称信道，路径度量为 （7） 和