卷積編碼器

卷積編碼器

卷積碼是通信編碼中糾錯編碼的一種,它可以將原來的信息碼打亂,這時儘管出現大面積突發性錯誤,這些可以通過解交織器來進行分散,從而將大面積的錯誤較為平均地分散到不同的碼段,利於信道糾錯的實現。卷積編碼器即為實現卷積碼編碼的電路。

基本信息

簡介

在數字傳輸系統中,因為存在噪聲,信道衰落等干擾因素,會使傳輸的信號發生錯誤,產生誤碼。雖然數位訊號的傳輸為了防止誤碼而會進行信道編碼,增加傳輸碼的冗餘,例如增加監督位等來克服信號在信道傳輸過程中的錯誤,但這種檢錯糾錯能力是有限的。例如當出現突發錯誤,出現大片誤碼時,這時信道的糾錯是無能為力的。而卷積交織器可以將原來的信息碼打亂,這時儘管出現大面積突發性錯誤,這些可以通過解交織器來進行分散,從而將大面積的錯誤較為平均地分散到不同的碼段,利於信道糾錯的實現。 利用相關技術構建卷積編碼器,可以對信號進行卷積碼編碼,使信號在通信的工程中具有良好的糾錯性能。

原理

卷積編碼器 卷積編碼器
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卷積碼擁有良好的糾錯性能,是一種被廣泛套用於移動通信的信道編碼系統。一個(n,k,m)卷積碼編碼器由 k個輸入,具有 m階存儲的 n個輸出的線形時序電路實現。通常, n和 k是較小的整數,且 ,但m比較大。當 時,信息序列不再分成小塊,以便可以連續處理。卷積碼(n,k,m)表示碼率 ,編碼器級數 ,其中 s是碼約束長度。

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反向CDMA信道使用(3,1,8)卷積碼,碼率 ,約束長度為9,由於 , , ,則該卷積編碼器包含單個輸入端,一個8級移位暫存器,三個模2加法器和一個3向編碼器輸出的連續轉向器。編碼器每輸入一位信息比特將產生三位編碼輸出。這些編碼符號中,第一個輸出符號 是生成序列 編碼產生的符號,第二個輸出符號 是由生成序列 編碼產生的符號,最後一個輸出符號 是由生成序列 編碼產生的符號,如下圖所示。

圖1 (3,1,8)卷積編碼器 圖1 (3,1,8)卷積編碼器
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該電路由一個八位暫存器、三個碼生成邏輯、一個時隙發生器和一個四選一復用器構成。 mux的輸入為 、 和 ,碼選擇信號C[1:0]和 clk1由時隙發生器產生,輸出信號即為整個電路的輸出 。

卷積編碼器 卷積編碼器
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卷積編碼器的初始狀態用rst異步清零信號置為0, 時,電路清零。 卷積編碼器的初始狀態全為0,初始狀態之後輸出的第一個編碼符號由生成序列 編碼產生。這裡,三個生成序列分別為

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即三個生成多項式分別為:

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相關

卷積碼解碼

①代數解碼:利用編碼本身的代數結構進行解碼,不考慮信道的統計特性。大數邏輯解碼,又稱門限解碼,是卷積碼代數解碼的最主要一種方法,它也可以套用於循環碼的解碼。大數邏輯解碼對於約束長度較短的卷積碼最為有效,而且設備較簡單。

②機率解碼:又稱最大似然解碼。它基於信道的統計特性和卷積碼的特點進行計算。針對無記憶信道提出的序貫解碼就是機率解碼方法之一。另一種機率解碼方法是維特比算法。當碼的約束長度較短時,它比序貫解碼算法的效率更高、速度更快,目前得到廣泛的套用。

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