null第四节 信道编码第四节 信道编码4.4.1 移动通信中常见的差错控制4.4.1 移动通信中常见的差错控制前向纠错(FEC)
反馈重传(ARQ)
混合纠错(HEC)4.4.1 信道编码定义4.4.1 信道编码定义定义(广义):
信道编码:从消息到信道波形或矢量的映射信道编码通常定义信道编码通常定义注意信道译码可以不是离散信道译码
只有当解调为硬判决输出时才是离散信道和离散信道译码4.4.2 信道编码的实质4.4.2 信道编码的实质利用冗余降低差错概率
将所有可能的输入信息(消息)映射到信道符号(波形)空间的点,而这个点的集合要小于(包含于)全信道空间中.4.4.2 回顾:信道编码和译码4.4.2 回顾:信道编码和译码一种编码
方案
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就是从信息空间映射到更大的信道空间的一个映射
可选的编码方案种类数及其巨大,但其平均性能在码长趋于无穷时可以达到信道容量
译码就是要根据接收的符号以最小的代价判断原发送码字,常用的有最小信息损失、最小差错概率、最大后验概率、最大似然、最小汉明距离等。4.4.2 信道编码的分类4.4.2 信道编码的分类按功能分为:
1、检错码
2、纠错码
按对信源序列处理方式分为:
1、分组码
2、卷积码
3、级联码4.5.2 分组码4.5.2 分组码将一个有限(k)维输入矢量映射到一个(n)维矢量的编码,记为(n,k)分组码
线性分组码,循环码,BCH码等等,目前对线性分组码的研究已非常充分。4.5.3卷积码(一)4.5.3卷积码(一)输入为一个无限长序列,每个节拍有k个符号送入编码器,同时有n个符号输出至信道,但每节拍的输出不仅与本节拍的输入有关,还与之前L-1个节拍的输入有关,记为(n,k,L)卷积码.4.5.3卷积码(二)4.5.3卷积码(二)卷积码是对信息流进行编码的一种有记忆分组的编码方法
记忆有很多种,典型的为线性有限记忆和线性无限记忆
当记忆为线性时,等效于输入信息流与冲激响应之间的卷积
可分别用FIR 和IIR滤波器来描述
矩阵描述、树形描述和网格图表示4.5.3卷积码的FIR表示4.5.3卷积码的FIR表示4.5.3 卷积码的矩阵表示
4.5.3 卷积码的矩阵表示
当m=2,A0=(11)T,A1=(01)T,A2=(11)T时，
如前3个输入为110，则前6个输出为1110104.5.3 卷积码的树形图表示4.5.3 卷积码的树形图表示以m=2,A0=(11)T,A1=(01)T,A2=(11)T为例,如前3个输入为110,则前6个输出为1110104.5.3 卷积码的网格图表示4.5.3 卷积码的网格图表示以两个D触发器的组合值为状态,如D1D2,描述从当前状态在不同的输入时的输出及将到达的状态,每个分支上的标注为x/y1y2,分别表示当前的输入和输出4.5.3 卷积码的网格图表示4.5.3 卷积码的网格图表示以m=2,A0=(11)T,A1=(01)T,A2=(11)T为例,如前3个输入为110,则前6个输出为1110104.5.3 卷积码的译码4.5.3 卷积码的译码代数译码
概率译码
1、Viterbi译码
2、序列译码4.5.3 Viterbi译码的特点4.5.3 Viterbi译码的特点维特比算法是最大似然的序列译码算法
译码复杂度与信道质量无关
运算量与码长呈线性关系
存储量与码长呈线性关系
运算量和存储量都与状态数呈线性关系
状态数随分组大小k及编码深度m呈指数关系4.5.3 Viterbi译码4.5.3 Viterbi译码从第1时刻的全零状态开始（零状态初始度量为0，其它状态初始度量为无穷大）
在任一时刻t，对每一个状态只
记录
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到达路径中度量最大的一个（残留路径）及其度量（状态度量）
在向t+1时刻前进过程中,对t时刻的每个状态作延伸,即在状态度量基础上加上分支度量,得到M*2k条路径
对所得到的t+1时刻到达每一个状态的2k条路径进行比较,找到一个度量最大的作为残留路径
直到码的终点,如果确定终点是一个确定状态,则最终保留的路径就是译码结果4.5.3 Viterbi译码4.5.3 Viterbi译码4.5.3 卷积码的性能4.5.3 卷积码的性能当采用PSK调制时,硬判决性能比理想软判决性能差2dB,采用3bits量化软判决比理想软判决性能下降0.25dB.
常用卷积码及编码增益(PSK调制,AWGN信道)4.5.4 并行级联码4.5.4 并行级联码4.5.4 并行级联码的译码4.5.4 并行级联码的译码4.5.4 Turbo编码4.5.4 Turbo编码4.5.4 Turbo码与卷积码的性能比较4.5.4 Turbo码与卷积码的性能比较单帧交织:
从仿真结果看, Turbo码的性能在低信噪比的时候,好于卷积码,在高的信噪比的时候,却比卷积码差, Turbo码与卷积码性能不分上下的原因是由于在单帧交织的情况下,多径衰落信道引起的突发错误得不到有效的随机化,系统性能主要取决于突发错误产生的情况,而与具体编码关系比较小,在这个时候, Turbo码的优越性没有能够得到充分的体现.
跨帧交织:
从理论上来讲, Turbo码逼近Shannon性能极限的前提条件是误码的随机性,因此在跨帧交织,误码被有效随机化的情况下, Turbo码能够获得比较好的性能,而如果误码是突发的,那么即使是Turbo码,也不能获得有效的编码性能
浙公网安备 33021202002483