Matlab-Simulink-教程課件8資料

第8章信道編碼和交織本章內(nèi)容8.1概述8.1.1差錯(cuò)控制方式8.1.2糾錯(cuò)碼的分類8.1.3編碼效率8.2線性分組碼

8.2.1Hamming碼8.2.2循環(huán)碼8.2.3BCH碼8.2.4RS碼8.2.5CRC校驗(yàn)碼8.3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8.4交織器

8.1.1差錯(cuò)控制方式檢錯(cuò)重發(fā)、前向糾錯(cuò)和混合糾錯(cuò)8.1.2糾錯(cuò)碼的分類線性碼與非線性碼分組碼與卷積碼檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼8.1.3編碼效率采用差錯(cuò)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(jià)換來的。通常定義編碼效率R來衡量有效性其中，k是一個(gè)碼組中信息元的個(gè)數(shù)，n為碼長(zhǎng)對(duì)糾錯(cuò)碼的基本要求是：檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力盡量強(qiáng)；編碼效率盡量高；編碼規(guī)律盡量簡(jiǎn)單。實(shí)際中要根據(jù)具體指標(biāo)要求，保證有一定糾、檢錯(cuò)能力和編碼效率，并且易于實(shí)現(xiàn)。8.2線性分組碼8.2線性分組碼8.2.1Hamming碼8.2.2循環(huán)碼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(gè)碼字。特點(diǎn)：可以用反饋線性移位寄存器很容易地實(shí)現(xiàn)其編碼和伴隨式計(jì)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(jiǎn)單實(shí)用的譯碼方法。8.2.2循環(huán)碼8.2.2循環(huán)碼8.2.2循環(huán)碼8.2.3BCH碼8.2.4RS碼在線性分組碼中，它的糾錯(cuò)能力和編碼效率是最高的短的中等碼長(zhǎng)下，其性能接近于理論值不但可以糾正隨機(jī)錯(cuò)誤、突發(fā)錯(cuò)誤以及兩者的結(jié)合，而且可以用來構(gòu)造其他碼類，如級(jí)聯(lián)碼8.2.4RS碼8.2.4RS碼8.2.4RS碼8.2.5CRC校驗(yàn)碼8.3.1卷積碼的原理8.3.1卷積碼的原理8.3.2卷積碼的描述樹圖、狀態(tài)圖和格圖樹圖描述的是在任何數(shù)據(jù)序列輸入時(shí)，碼字所有可能的輸出。8.3.2卷積碼的描述狀態(tài)圖8.3.2卷積碼的描述格圖也稱網(wǎng)絡(luò)或籬笆圖，它由狀態(tài)圖在時(shí)間上展開而得到8.3.3卷積碼的譯碼代數(shù)譯碼和概率譯碼兩大類。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。概率譯碼比較實(shí)用的有兩種：維特比譯碼序列譯碼目前，概率譯碼已成為卷積碼最主要的譯碼方法8.3.3.1維特比（Viterbi）譯碼是一種最大似然譯碼算法。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。由于接收序列通常很長(zhǎng)，所以維特比譯碼對(duì)最大似然譯碼做了簡(jiǎn)化，即它把接收碼字分段累接處理，每接收一段碼字，計(jì)算、比較一次，保留碼距最小的路徑，直至譯完整個(gè)序列。8.3.3.2序列譯碼譯碼先從碼樹的起始節(jié)點(diǎn)開始，把接收到的第一個(gè)子碼的n個(gè)碼元與自始節(jié)點(diǎn)出發(fā)的兩條分支按照最小漢明距離進(jìn)行比較，沿著差異最小的分支走向第二個(gè)節(jié)點(diǎn)。在第二個(gè)節(jié)點(diǎn)上，譯碼器仍以同樣原理到達(dá)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以此類推，最后得到一條路徑。若接收碼組有錯(cuò)，則自某節(jié)點(diǎn)開始，譯碼器就一直在不正確的路徑中行進(jìn)，譯碼也一直錯(cuò)誤。因此，譯碼有一個(gè)門限，當(dāng)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(shí)，譯碼器判定有錯(cuò)，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(dāng)該門限值很小時(shí)，序列譯碼的性能接近最大似然譯碼，盡管譯碼時(shí)每一次搜索的計(jì)算量和所需存儲(chǔ)容量不大，但是其頻繁的返回則要求更大的計(jì)算量，反而使其譯碼延時(shí)遠(yuǎn)大于維特比譯碼。當(dāng)門限值很大時(shí)，序列譯碼的計(jì)算量和延時(shí)會(huì)大大減少，但不一定能搜索到最佳路徑，從而導(dǎo)致譯碼輸出誤比特率增大。8.3.4卷積碼仿真MATLAB提供了卷積碼的函數(shù)編碼convenc和相應(yīng)的Viterbi譯碼函數(shù)vitdec，可以快速地得到編譯碼結(jié)果。卷積碼的編碼函數(shù)主要有以下3個(gè)。1、code=convenc(msg,trellis)完成輸入信號(hào)msg的卷積編碼，其中trellis代表編碼多項(xiàng)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(xiàng)式轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格表達(dá)式。msg的比特?cái)?shù)必須為log2(trellis.numInputSymbols)。2、code=convenc(msg,trellis,puncpat)作用與1類似，其中puncpat定義鑿孔模式。3、code=convenc(msg,trellis,…,init_state)init_state指定編碼寄存器的初始狀態(tài)。4、decoded=vitdec(code,trellis,tblen,opmode,dectype)對(duì)碼字code進(jìn)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。8.4交織器實(shí)際信道中產(chǎn)生的錯(cuò)誤往往是突發(fā)錯(cuò)誤或突發(fā)錯(cuò)誤與隨機(jī)錯(cuò)誤并存在這類信道中應(yīng)用糾隨機(jī)錯(cuò)誤碼糾錯(cuò)，效果顯然不好，但是如果首先能把突發(fā)錯(cuò)誤離散成隨機(jī)錯(cuò)誤，然后再利用糾隨機(jī)錯(cuò)誤的碼糾錯(cuò)，則能取得明顯效果。交織方法是一種很實(shí)用而且常用的構(gòu)造碼的方法，它能把比較長(zhǎng)的突發(fā)錯(cuò)誤或多個(gè)突發(fā)錯(cuò)誤離散成隨機(jī)錯(cuò)誤。交織是指一個(gè)數(shù)據(jù)序列在一一對(duì)應(yīng)的條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)的位置重排過程。其逆過程為解交織，也就是將接收到的信息序列進(jìn)行位置還原，使數(shù)據(jù)的位置還原成發(fā)送時(shí)的順序。8.4交織器謝謝！1、字體安裝與設(shè)置如果您對(duì)PPT模板中的字體風(fēng)格不滿意，可進(jìn)行批量替換，一次性更改各頁(yè)面字體。在“開始”選項(xiàng)卡中，點(diǎn)擊“替換”按鈕右側(cè)箭頭，選擇“替換字體”。（如下圖）在圖“替換”下拉列表中選擇要更改字體。（如下圖）在“替換為”下拉列表中選擇替換字體。點(diǎn)擊“替換”按鈕，完成。312、替換模板中的圖片模板中的圖片展示頁(yè)面，您可以根據(jù)需要替換這些圖片，下面介紹兩種替換方法。方法