1. 研究目的与意义
无线通讯的发展有着漫长的历史，历经第二代（GSM）、第三代移动通信（WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA）系统，然后来到了后3G时代。由于面对 WiMAX 技术对通用移动通信系统（UMTS）技术发起的全新挑战，3GPP 开始着手于研究开发一种在性能上超过或至少能与之相抗衡的新技术，以至于自己可以在IMT-Advanced标准化上抢占先机。长期演进计划 LTE（Long Term Evolution）正是 3GPP 这时代背景下提出的下一代无线通信技术标准。
LTE是由3GPP组织所制定的通用移动通信系统(UMTS,Universal Mobile Telecommunications System）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM(正交频分复用）技术和MIMO（多输入多输出）等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率。
1948年 Shannon 提出信道编码理论，对编码界产生了开元的影响，从此以后，编码界学者们关注的焦点就是如何才能使编码的性能达到 Shannon 极限。信道编码的发展历程中，最早被研究出来的是分组码，分组码里面关键的码是线性分组码。线性分组码包括汉明码和 BCH 码还有 RS 码等，在这期间学者们对信道编码的研究奠定了线性分组码的基础。因为线性分组码的结构还有设备相对来说都比较简单，所以到现在很多系统中仍然采用的是线性分组码。1955年埃利亚斯（Elias）提出了卷积码，卷积码又称连环码，是一种优异的编码，具有很高的应用价值。卷积码和分组码最大的区别就是卷积码的编码是有记忆的，然而分组码是没有记忆的。在编码器复杂度相同的情况下，卷积码由于在编码的过程里面加入了寄存器，致使卷积码的编码性能就能够比分组码好很多，因此卷积码在很多通信系统中得到了广泛的应用。二十世纪六七十年代，学者们一直在坚持研究性能优良的“好码”，使信道编码得到了进一步的发展，这段时期经过学者们的不努力，研究出了很多新的编码方法，例如乘积码和低密度校验码(LDPC)以及分组卷积级联码等一系列编码方法。自从1948年Shannon 提出信道编码定理——Shannon 极限定理以来，尽管如上所介绍学者们不断的努力使信道编码技术一直在不断的发展，但是以上所介绍的这些编码方案的编码增益和 Shannon 理论极限定理都存在着至少 2 dB以上的差距，所以，信道编码技术还要继续发展，学者们仍然要继续努力研究出接近 Shannon 极限定理的编码方案。
2. 研究内容与预期目标
研究内容：
设计一套LTE仿真通信系统，分析信道编码模块Turbo码的算法，本课题要求熟悉掌握通信原理、数字信号处理的基本理论，了解matlab语言的通信系统仿真与集成，能够使用相关软件将算法实现。
预期目标：
3. 研究方法与步骤
研究方法与步骤：
在简单介绍 Turbo 码编译码原理的基础上，研究了 LTE 标准下的 Turbo码编码结构及译码方法，对 MAP 类算法进行推导分析，并给出了 Turbo 编译码的软件仿真系统模型。主要研究了 Turbo 编译码改进方法，其中包括了算法改进和译码结构改进。算法改进主要针对 MAP 类算法进行，在译码性能损失很小的情况下降低了实现复杂度。结构改进主要为了提高系统的吞吐率，降低译码时延。
Turbo 码的编译码仿真测试是在AWGN信道下完成的，算法的实现和测试通过MATLAB编程完成，采用的仿真平台为MATLAB的simulink模型。Turbo 译码算法主要有两种算法，最大后验概率算法MAP译码算法和软输出维特比SOVA算法类。MAP类算法相比SOVA算法类性能要好，而且降低MAP类算法运算复杂度的方法。MAP类算法较容易于硬件实现，且得到了广泛的应用。本节将对MAP类算法进行详细介绍。
4. 参考文献
[1]曹素华,肖扬.Turbo 码 LOG- MAP 解码算法及性能[A].北京交通大学信息科学研究所2005.
[2]李晓辉,付卫红,黑永强.LTE移动通信系统[M].西安电子科技大学出版社.2016.8:1-13.[3]刘东华,向良军.信道编码与MATLAB仿真[M].电子工业出版社,2014,2:272-327.[4]刘东华,梁光明.Trubo码设计与应用[M].电子工业出版社,2011,2.[5]王艳艳,韩丰,瞿辉洋,陈强,刘光辉.基于导频信号的LTE系统高移动性信道估计算法[J].信号处理,2018,34(05):539-548.[6]王琳,徐卫凯.高效信道编码译码技术及其应用.人民邮电出版社[M],2007,4:63-83.[7]才元恺.Turbo码编译码技术的算法改进与性能仿真[D].东北大学,2008.[8]伊歇突.衰落信道下Turbo码性能仿真评估[D].华中科技大学,2009.[9]刘陈,吴成林. Turbo码并行译码算法的研究[A].南京邮电学院学报(自然科学版),2002.[10]周镇辉.LTE系统时延的分析与研究[J].中国新通信,2017,19(11):45-46.[11]陈晟,李永康,汪广超,王刘猛,姜之源,周盛,牛志升.超蜂窝网络分离方案设计与软件定义实现[J].中国科学:信息科学,2017,47(05):529-543.[12]鲁豪.TMS320TCI6618中FFTC协处理器在LTE中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2017,17(03):44-46.[13]段新宇,韩杏玲,吴宣利.LTE系统中基于缓存信息的非实时业务调度算法[J].哈尔滨工业大学学报,2016,48(11):142-146 154.[14] YANG SUN, JOSEPH R. CAVALLARO. Efficient hardware implementation of a highly-parallel 3GPP LTE/LTE-advance turbo decoder[J]. Integration: The VLSI journal,2011,4(4). [15]Dr.Houman Zarrinkoub.Understanding of LTE and MATLAB.From MATLAB Mathematical Modeling to Simulation and Prototying.2014,3.
5. 工作计划
2022年1月5日-2022年2月15日，有针对性的学习课题相关资料,学习相关学科的基础知识，学习实验所需软硬件的相关知识。2022年2月16日-2022年3月20日，设定实验方案，采集实验数据。2022年3月21日-2022年4月20日，进一步理论分析，进行实验，开发相关软硬件系统。2022年4月20日-2022年5月14日，开始写论文，整理数据。2022年5月15日-2022年6月4日，在论文写作过程中，总结经验，并继续进行实验完善工作。2022年6月5日-2022年6月10日，准备答辩。
