1、13 格形（格栅）编码调制（Trellis Coded Modulation）技术，即 TCM 技术。现代通信新技术，陈显治 第 4 章在差错控制编码中，发送端的编码和调制是分开进行的，接收端的解码和解调也是分开的。在码流中增加监督比特可达到检错或纠错的目的。但此时码流的比特速率将增加，从而使码流速率增加，即增加了传输带宽，这实际上是用频带利用率下降的代价换取功率利用率的改善。在带限的信道中，我们总是希望提高频带的利用率。那么能否在不增加信道传输带宽的前提下降低差错率呢？办法是有的，就是将编码和调制统一设计。在 M 元数字载波调制中，引入信号空间的分析方法。如果不增加信号空间的维数，只增加信号
2、点的数目，引入多余度，它既可以不增加传输带宽，又可以利用这种多余度编码，按某种规则安排信号点的位置，使它与输入数码之间建立某种映射关系。高效利用频带的数字载波调制技术主要有两类：一是多电平多相位调制，如多元的QAM 和 PSK 调制；二是连续相位调制，典型的如 MSK。相应的编码与调制相结合的技术也有两类，即编码的多电平多相位调制和编码的连续相位调制。编码的多电平多相位调制也称为格形（格栅）编码调制（Trellis Coded Modulation） ，即 TCM。TCM 调制有两个基本特点：（1）在信号空间中，信号点的数目比调制时对应的信号点的数目多一倍。（2）采用卷积码编码规则，在一系列信
3、号点之间引入依赖关系，使得只有某些信号点图样或序列是许可使用的信号序列，并可模型化为格状网络，因此又称为格形（格栅）编码。在格状结构中，通常把信号点之间的距离称码距。其中最短距离称为最小码距，记为。利用空间划分计算差错率时，最小距离是影响差错率的一个重要参数。当编码调制后mind的信号序列经过一个加性高斯白噪声的信道后，在接收端采用最大似然解调和解码，用维特比算法寻找最佳格状路径，以最小码距为准则解出接收的信号序列。根据上述编码调制的特点，对于电平多相位的二维信号空间，把信号点集不断地扩大为 2、4、8、个子集，使它们之间的信号点的最小距离不断增大。这种映射规则称为集合划分映射。 0 100
4、1111 101 00 10011001100110020dd2图 3-1 8PSK 编码划分下面举例说明集合划分映射的具体实现。图 3-1 画出了一种编码划分，所有 8 个信号点分布在一个圆周上，具有单位能量。经连续 3 次划分后，分别产生 2、4、8 个子集，它们的共同特点是最小码距逐次增大，即 。20d2´Ó×¼¯ÖÐÑ¡È¡ÐźѡÔñ×Ó¼¯卷 积 码编 码 器未
5、编 码数 据 比 特剩 余 未 编 码数 据 比 特 信 号 输 出图 3-2 TCM 编码器逻辑框图根据上述集合划分的思想，可以作出比较简单而有效的编码方案。图 3-2 是 TCM 编码调制器的逻辑框图。设输入码字有 n 个比特，在采用多电平多相位调制时，有同相分量和正交分量，因此在无编码的调制时，二维信号空间中应有 2n 个信号点与之对应。当应用编码调制时，为增加多余度，有 2n+1 个信号点。在图 3-1 中，可划分为 4 个子集，对应于码字的 1 个比特加到编码效率为 12 的卷积码输入端，输出 2 个比特，选择相应的子集。码字的其余比特确定信号与子集中信号点的关系。这种编码方法由 U
6、ngerbcok 首先提出，称作Ungerbook 码。由于调制器有记忆能力，在接收端可以采用维特比其法，执行最大似然序列检测。在Ungerbook 码的格状图中，每一条支路对应一个子集，而不是一个信号点。检测的第一步是确定信号点，首先确定信号点所在的子集，在码间距离意义下，这个子集是最靠近接收信号点的子集。信号点确定后，它和接收点之间的平方欧几里德距离可用于以后的支路求解，并可用维特比其法继续求解。下面以 8PSK 为例解释 TCM 编码的两种实现方法。（1）方法一：采用编码效率为 12 的卷积码编码器，共有 4 个状态，对应 4 个具有两个信号点的子集，求编码的比特用来选择子集中的信号点。也就是说，卷积码的每一个状态对应于 8PSK 调制器输出信号的两个信号点。（2）方法二：采用编码效率为 23 的卷积码编码器。此时，未编码的两个比特全部作为卷积码编码器的输入，编码器输出 3 个比特，对应 8 个状态。每个状态对应一个信号点，即对应 8PSK 信号输出的一个信号点。
