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文檔簡介

1、2021/3/231第第8章章 信道編碼和交織信道編碼和交織 2021/3/232本章內(nèi)容本章內(nèi)容l8.1 概述概述8.1.1 差錯控制方式8.1.2 糾錯碼的分類 8.1.3 編碼效率 l8.2 線性分組碼線性分組碼 8.2.1 Hamming碼 8.2.2 循環(huán)碼 8.2.3 BCH碼 8.2.4 RS碼 8.2.5 CRC校驗碼 l8.3 卷積碼卷積碼 8.3.1 卷積碼的原理 8.3.2 卷積碼的描述 8.3.3 卷積碼的譯碼 8.3.4 卷積碼仿真 l8.4 交織器交織器 2021/3/2338.1.1 差錯控制方式差錯控制方式l檢錯重發(fā)、前向糾錯和混合糾錯 2021/3/2348.

2、1.2 糾錯碼的分類糾錯碼的分類l線性碼與非線性碼 l分組碼與卷積碼 l檢錯碼和糾錯碼 2021/3/2358.1.3 編碼效率編碼效率l采用差錯控制編碼是提高了通信系統(tǒng)的可靠性,但是以降低有效性為代價換來的。l通常定義編碼效率R 來衡量有效性l其中,k 是一個碼組中信息元的個數(shù),n 為碼長 l對糾錯碼的基本要求是:檢錯和糾錯能力盡量強;編碼效率盡量高;編碼規(guī)律盡量簡單。實際中要根據(jù)具體指標要求,保證有一定糾、檢錯能力和編碼效率,并且易于實現(xiàn)。 /R k n2021/3/2368.2 線性分組碼線性分組碼2021/3/2378.2 線性分組碼線性分組碼2021/3/2388.2.1 Hammi

3、ng碼碼2021/3/2398.2.2 循環(huán)碼循環(huán)碼l除了具有線性碼的一般性質(zhì)外,還具有循環(huán)性即循環(huán)碼許用碼組集合中任一碼字循環(huán)移位所得的碼字仍為該碼組集合中的一個碼字。 l特點: 可以用反饋線性移位寄存器很容易地實現(xiàn)其編碼和伴隨式計算。由于循環(huán)碼有許多固有的代數(shù)結(jié)構(gòu),從而可以找到各種簡單實用的譯碼方法。 2021/3/23108.2.2 循環(huán)碼循環(huán)碼2021/3/23118.2.2 循環(huán)碼循環(huán)碼2021/3/23128.2.2 循環(huán)碼循環(huán)碼2021/3/23138.2.3 BCH碼碼2021/3/23148.2.4 RS碼碼l在線性分組碼中,它的糾錯能力和編碼效率是最高的 l短的中等碼長下,

4、其性能接近于理論值 l不但可以糾正隨機錯誤、突發(fā)錯誤以及兩者的結(jié)合,而且可以用來構(gòu)造其他碼類,如級聯(lián)碼 2021/3/23158.2.4 RS碼碼2021/3/23168.2.4 RS碼碼2021/3/23178.2.4 RS碼碼2021/3/23188.2.5 CRC校驗碼校驗碼2021/3/23198.3.1 卷積碼的原理卷積碼的原理2021/3/23208.3.1 卷積碼的原理卷積碼的原理2021/3/23218.3.2 卷積碼的描述卷積碼的描述 l樹圖、狀態(tài)圖和格圖l樹圖描述的是在任何數(shù)據(jù)序列輸入時,碼字所有可能的輸出。 2021/3/23228.3.2 卷積碼的描述卷積碼的描述l狀態(tài)

5、圖 2021/3/23238.3.2 卷積碼的描述卷積碼的描述l格圖也稱網(wǎng)絡或籬笆圖,它由狀態(tài)圖在時間上展開而得到 2021/3/23248.3.3 卷積碼的譯碼卷積碼的譯碼 l代數(shù)譯碼和概率譯碼兩大類。l代數(shù)譯碼是利用生成矩陣和監(jiān)督矩陣來譯碼,最主要的方法是大數(shù)邏輯譯碼。l概率譯碼比較實用的有兩種:維特比譯碼序列譯碼l目前,概率譯碼已成為卷積碼最主要的譯碼方法 2021/3/23258.3.3.1 維特比(維特比(Viterbi)譯碼)譯碼 l是一種最大似然譯碼算法。l最大似然譯碼算法的基本思路是,把接收碼字與所有可能的碼字比較,選擇一種碼距最小的碼字作為解碼輸出。l由于接收序列通常很長,所

6、以維特比譯碼對最大似然譯碼做了簡化,即它把接收碼字分段累接處理,每接收一段碼字,計算、比較一次,保留碼距最小的路徑,直至譯完整個序列。 2021/3/23268.3.3.2 序列譯碼序列譯碼 l譯碼先從碼樹的起始節(jié)點開始,把接收到的第一個子碼的n個碼元與自始節(jié)點出發(fā)的兩條分支按照最小漢明距離進行比較,沿著差異最小的分支走向第二個節(jié)點。在第二個節(jié)點上,譯碼器仍以同樣原理到達下一個節(jié)點,以此類推,最后得到一條路徑。l若接收碼組有錯,則自某節(jié)點開始,譯碼器就一直在不正確的路徑中行進,譯碼也一直錯誤。因此,譯碼有一個門限,當接收碼元與譯碼器所走的路徑上的碼元之間的差異總數(shù)超過門限值時,譯碼器判定有錯,

7、并且返回試走另一分支。經(jīng)數(shù)次返回找出一條正確的路徑,最后譯碼輸出。當該門限值很小時,序列譯碼的性能接近最大似然譯碼,盡管譯碼時每一次搜索的計算量和所需存儲容量不大,但是其頻繁的返回則要求更大的計算量,反而使其譯碼延時遠大于維特比譯碼。當門限值很大時,序列譯碼的計算量和延時會大大減少,但不一定能搜索到最佳路徑,從而導致譯碼輸出誤比特率增大。 2021/3/23278.3.4 卷積碼仿真卷積碼仿真 lMATLAB提供了卷積碼的函數(shù)編碼convenc和相應的Viterbi譯碼函數(shù)vitdec,可以快速地得到編譯碼結(jié)果。l卷積碼的編碼函數(shù)主要有以下3個。l1、code=convenc(msg,trel

8、lis)完成輸入信號msg的卷積編碼,其中trellis代表編碼多項式,但其必須是MATLAB的網(wǎng)格結(jié)果,需要利用poly2trellis函數(shù)將多項式轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格表達式。msg的比特數(shù)必須為log2(trellis.numInputSymbols)。l2、code=convenc(msg,trellis,puncpat)作用與1類似,其中puncpat定義鑿孔模式。l3、code=convenc(msg,trellis,init_state)init_state指定編碼寄存器的初始狀態(tài)。l4、decoded=vitdec(code,trellis,tblen,opmode,dectype)對碼字code進行Viterbi譯碼。trellis表示產(chǎn)生碼字的卷積編碼器,tblen表示回溯的深度,opmode指明譯碼器的操作模式,dectype則給出譯碼器判決的類型,如軟判決和硬判決。 2021/3/23288.4 交織器交織器 l實際信道中產(chǎn)生的錯誤往往是突發(fā)錯誤或突發(fā)錯誤與隨機錯誤并存 l在這類信道中應用糾隨機錯誤碼糾錯,效果顯然不好,但是如果首先能把突發(fā)錯誤離散成隨機錯誤,然后再利用糾隨機錯誤的碼糾錯,則能取得明顯效果。 l交織方法是一種很實用而且常用的構(gòu)造碼的

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