徐隆曦，葛万成

（同济大学，上海 200092）

一种用于无线传输的速率匹配编码调制技术*

徐隆曦，葛万成

（同济大学，上海 200092）

提出了一种应用于无线传输的编码调制方案。该方案采用ASK信号的非均匀分布特性来获得成形增益，理论分析表明最高可以获得1.53 dB的收益。在发送端，非均匀分布的ASK信号采用固定长度的分布适配器按照幅度概率来生成，传输速率由发送信号的概率分布与功率进行控制。仿真环境采用8ASK调制方式和码长大于1 000的信道编码。仿真结果表明，所提出的信号成形通信系统比传统的均匀分布的ASK通信系统，在目标误帧率为10e-3的条件下可获得1 dB的收益。

信号成形；信道编码；ASK；无线通信

0 引 言

为了达到AWGN信道的信道容量，信道的输入概率分布必须是连续0均值的高斯分布[1]。所以，现有通信标准（如LTE）中使用的传统的均匀分布的幅移键控（Amplitude Shift Keying，ASK）和正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）信号不是最优的。我们的目标是使用优化的非均匀分布的信号来接近信道容量。在发送端，恒定构成分布匹配器（Constant Composition Distribution Matcher，CCDM）[2]和系统码编码器，实现了概率成形（Probabilistic Shaping）和信道编码。在误帧率为10-3时，该系统可以在距离信道容量1 dB以内的位置工作。

1 相关理论计算与准备工作

1.1 AWGN信道的信道容量

我们可以用一个输入-输出关系来描述一个时间离散的AWGN（加性高斯白噪声）信道：

式中，Xi和Yi分别代指了i时刻信道的输入和输出，噪声Zi（i=1,2,...）是独立的均值为0、方差为1的符合高斯分布的随机变量。

使用nc次信道的能量约束是：

式中，E[]代指期望函数，P代表能量。……