一种适用于BICM-ID系统的迭代载波同步算法

计 精 度 较 低 的 问题 ，提 出 了 一 种 码 辅 助 的 迭 代 载 波 同 步 算 法 。 该 算法 基于 最大 期望（ Ｅ Ｍ） 算 法 ，并 在 此 基 础 上 加 以 改 进 ，
利 用译码 器输 出的软信 息 ，迭代 的在 载波 同步 和译码 之 间相互 交换 信 息，实现 同步和 译码 的联 合处 理 。仿真 结果表 明， 在 译码器 收敛 的 允许范 围之 内，提 出的算 法能够 大 幅提 高同步 参数 的估 计精度 ，在迭 代次 数达 到 ８次时 ，Ｂ Ｉ ＣＭ－ Ｉ Ｄ 系 统 的误 比特率 性 能基本接 近 理想 同步条 件下 的译码 性 能 。
关 键 词 比特 交 织 编 码 调 制 迭 代 译 码 ；Ｅ Ｍ 迭 代 算 法 ；载 波 同 步 ； 软 映 射
中 图分类 号 ｔ Ｔ Ｎ９ １ １
文献 标识码 ｔ Ａ
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引言
比特 交 织 编码 调制 （ Ｂ Ｉ Ｃ Ｍ ）是 一 种 性 能优 良的 编码 调制 方 案 。研 究表 明 ，在 衰 落信 道 下 ，Ｂ Ｉ Ｃ Ｍ
系 统 性 能 要 优 于 网格 编 码 调 制 （ Ｔ Ｃ Ｍ） ，但 在 加 性 高 斯 白噪 声 信 道 下 ，性 能 却不 及 Ｔ Ｃ Ｍ［ ¨ 。这 是 由于 比特 交 织 器 的存 在 ，使 得 ＢＩ Ｃ Ｍ 系 统存 在 “随机 调 制 性 ” ，造 成 了汉 明距 离 和 欧 式 距 离 的 非 单 调 关 系 。 文献『 ２ １ 首 次将 迭 代 思想 引入 到 比特 交 织 编 码 调 制 系 统 ，通 过 译 码 器 输 出 的硬 判 决反 馈 信 息 来 调 整 解 映
一
般 性 的 理 论 框 架 ，Ｈｅ ｉ ｄ ｉ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｎ ｄ ａ ｍ在文献［ ８ ］ 中针 对 Ｌ ＤＰ Ｃ编 码 系 统 给 出 了一 种 基 于 Ｅ Ｍ 算法 的载 波
相 位 迭 代 估 计 方法 ，并给 出 了具 体 实 现 方 案 。对 于 Ｂ Ｉ Ｃ Ｍ． Ｉ Ｄ 系 统 而 言 ，同步 算 法 可 归为 两 类 ，一 是 传 统 的 同步 方 法 ， 利用相位差分求频偏［ １ ７ ］ ， Ｍ 次幂方法求相差［ ］ ， 此类方法估计精度与数据帧长成正比， 在 实 际 应 用 中其 估 计 精 度 很 难 达 到 系 统 要 求 ；二 是 基 于 硬 判 决 反 馈 的 估计 方 法 ， 该类 方 法 比起 传 统 同 步 虽有 一 定 的提 高 ，但 还 是 未 完 全 挖 掘 出编 码 信 息 ，且 在 低 信 噪 比情 况 下 ，硬 判 决反 馈 还 会 带 来 一 定 的 误码 传 播 。现 有 的关 于 码 辅 助 的迭 代 载 波 同步 方 法 的 研 究 ， 很 少 有将 频 偏和 相 差 的联 合 估 计 ，本 文 针对 Ｂ Ｉ Ｃ Ｍ． Ｉ Ｄ 系 统 特 点 ，提 出 了一 种 基 于 Ｅ Ｍ 算 法 的 同步 参 数 联 合 估 计 新 方法 。算 法 利 用 每 次 译 码 结
第 １ ８ 卷 第 ２期 ２ ０ １ ３ 年 ４月
文章 编 号 ： １ ０ ０ ７ － ０ ２ ４ ９（ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ ３ ８ ３ ・ ０ ７
电路 与 系 统 学 报
Ｊ ０ＵＲ ＮＡＬ ０Ｆ ＣＩ ＲＣＵＩ ＴＳ ＡＮＤ Ｓ ＹＳ Ｔ ＥＭ Ｓ
Ｖｏ １ ． １ ８ ＮＯ ． ２ Ａｐ ｉｌ ｒ ，２ ０１ ３
射 结 果 ，这 种 改 进 算 法 称 之 为 “ 基 于迭代 译 码 （ Ｉ Ｄ） 的 比特 交 织 编 码 调 制 ” （ ｂ ｉ ｔ — ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ ａ ｖ ｅ ｄ ｃ ｏ ｄ ｎ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｄ ｅ ｃ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ， ＢＩ ＣＭ— Ｉ Ｄ） 。 文献『 ３ １ 又 提 出 了一 种 基 于 外 信 息 迭 代 的 ＢＩ Ｃ Ｍ． Ｉ Ｄ算法 ， 该算 法 利 用 解 映射 器 和 译 码 器 产 生 的 外 信 息 进 行 迭 代 处 理 ， 不 断 调整 解 映射 和 译 码 结 果 ，直 到 达 到 终 止 迭 代 条 件 后 ，才 进 行 判 决 输 出 。在 衰 落 信 道 和 加 性 高斯 白噪 声信 道 下 ，这 两 种 算 法 都 能 使 系 统 达 到
一
种 适 用于 Ｂ Ｉ ＣＭ— Ｉ Ｄ系统 的迭代载 波 同步算 法
赵 振 华 ， 彭 华
（ 解 放 军 信 息 工 程 大 学 信 息 工程 学 院 ，河 南 郑 州 ４ ５ ０ ０ ０ ２ ）
摘 要 。在 比特交 织编码 调制 迭代 译码 （ Ｂ Ｉ Ｃ Ｍ． Ｉ Ｄ）系统 中 ，针对 低信 噪 比条件 下传 统的 同步算 法对 频偏 和相 差估
良好 的译 码 性 能 。然 而 ，Ｂ Ｉ Ｃ Ｍ． Ｉ Ｄ 系 统 的优 越 性是 需 要精 确 的载 波 同步 做 保 障 的 ，在 实 际应 用 中 ，系
统 性 能却 和 理 想 同步 条 件 下 性 能 有 一 定 的 差距 。这 主 要 是 因为 ＢＩ Ｃ Ｍ— Ｉ Ｄ 系 统大 多采 用 ８ Ｐ Ｓ Ｋ 调 制 ，各 星 座 点之 间欧 式 距 离 较 小 ，频 偏 和 相 差对 后端 译 码 性 能影 响较 大 ，尤 其 是 在 低 信 噪 比条 件 下 ，传 统 的 同步 算 法 对 同步 参 数 的 估 计 精度 随 之 而 降低 ， 导致 解 调 和 译 码 相 互 脱 节 ，系 统 译 码 性 能 得 不 到保 证 。 关 于 ＢＩ ＣＭ— Ｉ Ｄ 系 统载 波 同步 的研 究 ， 文献［ ４ ］ 将 Ｓ Ｉ Ｓ Ｏ 译 码 器 输 出 的 比特 似 然 比信 息 进 行硬 判 决后 重新进行编码 ，交织，映射作为数据辅助 （ ＤＡ）类 同步 算 法 的 已知 数 据 来 估 计 同步 参 数 ，文 献 ［ ５ ］ 提 出 了一 种 基 于最 大 似 然 估 计 的 Ｄ Ｄ （ Ｄｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ — Ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ）迭 代 载 波 相 位 同步 算 法 ，文 献 ［ ６ ］ 利 用 Ｖｉ ｔ ｅ ｒ ｂ ｉ 译 码 过 程 中产 生 的数 据 比特 硬 判 决信 息 ，提 出 了一 种 等 效 于 期 望 最 大化 （ Ｅ Ｍ ）算 法 ，实 现 了载波 相 位 估 计 。Ｅ Ｍ 算 法 被 广 泛 应 用 与 参 数 估 计 领 域 ，文 献 ［ ７ ］ 基于 Ｅ Ｍ 算 法 ，对 编 码 辅 助 同 步 算法 给 出 了一 个