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卷积码是1955年由Elias等人提出的,是一种非常有前途的编码方法。我们在一些资料上可以找到关于分组码的一些介绍,分组码的实现是将编码信息分组单独进行编码,因此无论是在编码还是译码的过程中不同码组之间的码元无关。卷积码和分组码的根本区别在于,它不是把信息序列分组后再进行单独编码,而是由连续输入的信息序列得到连续输出的已编码序列。
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题目: 信道编码中卷积编码器的设计
目 录
第 1 章 卷积编码器的原理与设计 ...............................................1
1.1 引言 ................................................................1
1.2 卷积编码原理 ........................................................1
1.3 卷积码的编码算法 ....................................................3
1.4 卷积码的结构和描述方法 ..............................................4
1.5 卷积编码器的设计 ....................................................7
第 2 章 matlab 软件实现仿真及结果 .............................................9
2.1 Matlab 程序及结果 ....................................................9
2.2 Simulink 仿真图显示 .................................................10
2.3 卷积码性能分析 ......................................................11
第 3 章 设计总结 ............................................................13
参考文献 ...................................................................14
1
第 1 章 卷积编码器的原理与设计
1.1 引言
卷积码是 1955 年由 Elias 等人提出的,是一种非常有前途的编码方法。我们在一些资
料上可以找到关于分组码的一些介绍,分组码的实现是将编码信息分组单独进行编码,因
此无论是在编码还是译码的过程中不同码组之间的码元无关。卷积码和分组码的根本区别
在于,它不是把信息序列分组后再进行单独编码,而是由连续输入的信息序列得到连续输
出的已编码序列。即进行分组编码时,其本组中的 n-k 个校验元仅与本组的 k 个信息元
有关,而与其它各组信息无关;但在卷积码中,其编码器将 k 个信息码元编为 n 个码元时,
这 n 个码元不仅与当前段的 k 个信息有关,而且与前面的段信息有关。同样,在卷积码译
码过程中,不仅从此时刻收到的码组中提取译码信息,而且还要利用以前或以后各时刻收
到的码组中提取有关信息。而且卷积码的纠错能力随约束长度的增加而增强,差错率则随
着约束长度增加而呈指数下降。卷积码(n,k,m)主要用来纠随机错误,它的码元与前
后码元有一定的约束关系,编码复杂度可用编码约束长度 mn 来表示。一般地,最小距离 d
表明了卷积码在连续 m 段以内的距离特性,该码可以在 m 个连续码流内纠正(d-1)/2 个
错误。卷积码的纠错能力不仅与约束长度有关,还与采用的译码方式有关。总之,由于 n,
k 较小,且利用了各组之间的相关性,在同样的码率和设备的复杂性条件下,无论理论上
还是实践上都证实:卷积码的性能至少不比分组码差。
1.2 卷积编码原理
卷积码在一个二进制分组码(n,k)当中,包含 k 个信息位,码组长度为 n,每个码组
的(n-k)个校验位仅与本码组的 k 个信息位有关,而与其它码组无关。为了达到一定的
纠错能力和编码效率( =k/n),分组码的码组长度 n 通常都比较大。编译码时必须把整
个信息码组存储起来,由此产生的延时随着 n 的增加而线性增加。 为了减少这个延迟,
人们提出了各种解决方案,其中卷积码就是一种较好的信道编码方式。这种编码方式同样
是把 k 个信息比特编成 n 个比特,但 k 和 n 通常很小,特别适宜于以串行形式传输信息,
减小了编码延时。 与分组码不同,卷积码中编码后的 n 个码元不仅与当前段的 k 个信息
有关,而且也与前面(N-1)段的信息有关,编码过程中相互关联的码元为 nN 个。因此,
这 N 时间内的码元数目 nN 通常被称为这种码的约束长度。卷积码的纠错能力随着 N 的增
2
加而增大,在编码器复杂程度相同的情况下,卷段积码的性能优于分组码。另一点不同的
是:分组码有严格的代数结构,但卷积码至今尚未找到如此严密的数学手段,把纠错性能
与码的结构十分有规律地联系起来,目前大都采用计算机来搜索好码。
下面通过一个例子来简要说明卷积码的编码工作原理。正如前面已经指出的那样,卷积码
编码器在一段时间内输出的 n 位码,不仅与本段时间内的 k 位信息位有关,而且还与前面
m 段规定时间内的信息位有关,这里的 m=N-1 通常用(n,k,m)表示卷积码(注意:有
些文献中也用(n,k,N)来表示卷积码)。图 1 就是一个卷积码的编码器,该卷积码的 n =
2,k = 1,m = 2,因此,它的约束长度 nN = n×(m+1) = 2×3 = 6。
图 1 (2,1,2)卷积码编码器
在图 1 中, 与 为移位寄存器,它们的起始状态均为零。 、 与 、 、 之间
的关系如下:
假如输入的信息为 D = [11010],为了使信息 D 全部通过移位寄存器,还必须在信息位后
面加 3 个零。表 1 列出了对信息 D 进行卷积编码时的状态。
表 1 信息 D 进行卷积编码时的状态
输入信息 D
1
1
0
1
0
0
0
0
B3b2
00
0 1
1 1
1 0
0 1
1 0
0 0
0 0
输出 C1C2
1 1
0 1
0 1
0 0
1 0
1 1
0 0
0 0
描述卷积码的方法有两类,也就是图解表示和解析表示。解析表示较为抽象难懂,而用图
解表示法来描述卷积码简单明了。常用的图解描述法包括树状图、网格图和状态图等。
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资源评论
- Curtain1312023-04-11资源内容详细全面,与描述一致,对我很有用,有一定的使用价值。
- qq_585079902023-01-17发现一个宝藏资源,资源有很高的参考价值,赶紧学起来~
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