通信原理II第8次课课件.doc

PAGE 6 10.6 卷积码 1.本章学习的主要内容 ·卷积码的特性 ·卷积码的图形描述法 ·卷积码译码 ·卷积码的解析描述法 2.卷积码与分组码 分组码是把信息序列分割成位一组，每组再编成长的码组，所以码组之间是彼此无关的；而卷积码不同与分组码，卷积码编码时所产生的长码组，不仅与当前输入的比特信息段有关，而且还与前面个信息段有关，使若干个输出码组之间具有了相关性。 3.卷积码的应用 卷积码适用于前向纠错。例如，在移动通信系统中对语音比特实施卷积编码；在深空通信、陆地电视系统数字视频的传输等应用领域，用作链接码（又称为级联码）的内码。 10. 卷积码编码原理示意图如图10. 图10. 1.卷积码编码器的组成 从图10. ① 个级（共级）输入移存器； ② 一组个模2加法器； ③ 输出移存器 2.卷积码的特性 卷积码编码器结构决定了卷积码具有下列特性： (1) 卷积码不同于分组码的一个重要特征就是编码器的记忆性。即卷积码编码器是将个比特信息段存储在输入移存器中，并共同决定编码器的输出。 (2) 卷积码编码器中输入移存器存储的信息段数目称为编码约束长度。约束长度是卷积码的一个基本参数，它说明编码器的当前输入信息段共参与个时刻的输出码组的编码，换句话说，是编码过程中互相约束的码组数目，即卷积码在约束长度内的个码组之间具有相关性。因此，常用来表示某一卷积码。 (3) 卷积码码组的每一个码元是约束长度内所有信息(当前输入信息和编码器状态)比特的线性组合，故卷积码是一种线性码。 (4) 卷积码的纠错编码基本原理是噪声均化。卷积码在一定约束长度内的若干码组之间加进了相关性，译码时不是根据单个码组，而是一串码组来做判断。如果加上适当的编译码方法，就能够使噪声分摊到码组序列而不是一个码组上，达到噪声均化的目的。 3.卷积码的描述方法 卷积码至今尚未建立起像线性分组码那样严密而完整的数学体系，人们试图用各种不同的方法去分析它，各种分析方法各有所长，大致可分为两类型：图形法与解析法。 10. 1. 状态图 通常卷积码的编码器电路可以看做一个有限状态的线性电路，因此可以利用状态图来描述编码过程。从卷积码状态图中，可以轻易地找到输入/输出和状态的转移关系。 从图10.6.1看到，卷积码编码器的输出取决于当前输入的信息段和以前输入的 例10.6.1 (3,1,3)卷积码编码器如图10.6 状态 状态 输出 输入 当前输入 图10. 解 本题、，即每输入一个信息比特，产生三个输出比特。该编码器中移存器记忆的信息和的4种组合决定了编码器当前的4种可能状态，列于表10.6.1。 表10. 状态 a b c d 00 01 10 11 当前输入与状态共同决定了编码器的输出，不同状态与输入时编出的码组列于表10.6.2 表10.6. 输入 状态 a 000 111 b 001 110 c 011 100 d 010 101 随着信息序列的输入，编码器中移存器的状态在上述4个状态之间发生转移。当前时刻的状态向下一时刻状态的过渡称为状态转移，不同状态与输入时的状态转移列于表10.6.2(b) 表10.6. 输入 状态 a a b b c d c a b d c d 卷积码的状态转移规律可以用状态图来描述。假定输入移存器初始值全为零，则上述各种可能的情况表示成状态图的形式，如图10.6.3所示。图中，黑点代表状态节点，黑点旁边的符号表示状态，状态之间的连接与箭头表示转移方向，称作分支，实线表示输入比特为0的分支，虚线表示输入比特为1的分支。分支旁边的数字表示由一个状态到另一个状态转移时的输出码组。例如，若当前状态为，则当输入信息比特为0时，输出码组，下一个状态为 图10. 在例10.6.1中，(3,1,3)卷积码编码器的输出可表示为 （10.6 式中，函数关系是编码器当前输入与编码器当前状态