超短波电台中TCM的研究与实现
摘要：本文系统阐述了TCM基本原理；介绍了TCM设计思路和实现方法；分析了以卷积码级联MPSK调制这样一种高效成熟的设计方案，并进行了系统的实验调试和性能测试。关键词：网格编码调制（TCM）；软件无线电；欧式自由距离；FPGA
一、概述
数字移动通信和未来的个人通信都面临着带宽受限和功率受限的双重压力，TCM（网格编码调制Trellis-CodedModulation）是一种将编码与调制联合考虑的纠错编码技术，该技术可以大大改善系统性能，从而被广泛应用到数字微波通信、卫星通信等各类高速数字传输系统中。TCM是GottfriedUngerboeck于1982年提出的一种新颖的、强有力的FEC方案，在发送端能将差错控制编码同调制统一进行的多相位调制码。它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,以最小欧几里德距离为准则,采用软判决,解调出接收的信号序列。
该技术自问世伊始便得到了广泛的关注和研究。经过十余年的发展,目前关于TCM技术的研究已取得了极大的进展,其应用范围不断扩大,从最初的话带传输推广至卫星通信、短波通信等诸多通信领域，并有较多的ASIC芯片问世,数据传输速率高达90Mbit/s。
二、TCM设计思路
最佳的编码调制系统应按编码序列的欧式距离为调制设计的量度。这就要求必须将编码器和调制器当作一个统一的整体进行综合设计，使得编码器和调制器级联后产生的编码信号序列具有最大的欧式自由距离。从信号空间的角度看，这种最佳编码调制的设计实际上是一种对信号空间的最佳分割。这就是近几年来发展起来的网格编码调制技术的基本原理。
对于限带信道，有两类网格编码调制，第一类是将卷积码和多电平(或多相位信号组合起来，这类网格编码调制是由Ungerboeck最先提出的。第二类网格编码调制则是采用具有特定调制指数或频偏的连续相位移频键控(CPFSK。本文只讨论第一类网格编码调制。这类信号有两个基本特征：
(1星座图中所用的信号点数大于未编码同种调制所需的点数(通常扩大一倍，这些附加的信号点为纠错编码提供冗余度。
(2采用卷积码在相继的信号点之间引入某种依赖性，因而只有某些信号点序列才是允许出现的，这些允许的信号序列可以模型化为网格结构，故称为网格编码调制。
TCM编码器由编码效率为k/(k1卷积编码器和信号集合划分映射两个部分组成。TCM编码器输出信号产生方式如下：在每一个编码调制间隔中，有k比特的信息输入到TCM编码器，其中k比特(kk被送入编码效率为k/(k1的卷积码编码器，从而得到nk1比特的编码输出。这(k1比特编码输出用于选择信号子集，其余的(kk个未编码比特用来从被选中的子集中选择一个信号点。这里信号子集和信号点的选择是按照映射规则进行的，结构如图1所示：
未编码的k-k个信息比特
选择信号子集中
信号点
信号点
k个信息比特
卷积码编码器
n=k+1个比特
选择信号子集
图1TCM编码器结构
从信源输出的二进制随机序列U(u0 