卷积码差错控制系统的设计

卷积码差错控制系统的设计引言：分组码各个码组间没有约束关系，即监督码元只监督本码组的码元有无错码。因此在解码时各个接收码组也是分别独立地进行解码的。编码定理表明分组码的码长n越长越好，而译码运算量却随着码长n的增加而增加。为了解决上述矛盾，提出了卷积码。卷积码的特点是信息进行编码时，信息组之间不是独立编码的，而是具有一定的相关性，系统译码时可以利用这种相关性进行译码。1.卷积码1.1卷积码的基本概念卷积码编码时，首先将信息序列划分为长度为k的组，当前时刻编码输出不仅取决于当前输入的信息组，而且与前若干时刻的信息组有关。为了表示这种关联性，卷积码一般表示为(n，k，m)，其中，其中k为每次输入到卷积编码器的bit数，n为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字，m称为约束长度，为卷积编码器的k元组的级数。与分组码一样，(n，k，m)卷积码的码率为R=k/n。卷积码将k元组输入码元编成n元组输出码元，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。与分组码不同，卷积码编码生成的n元组元不仅与当前输入的k元组有关，还与前面m-1个输入的k元组有关，编码过程中互相关联的码元个数为n*m。卷积码的纠错性能随m的增加而增大，而差错率随N的增加而指数下降。在编码器复杂性相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。1.2卷积码编码器原理卷积码编码器的一般框图如图1-1所示。输入的信息序列被分成长度为k的段，并经过串并转换输入到离散线性系统的k个输入端。该系统的输出端为n个（一般nk），且系统最大延时为m。输出的n个编码数字经过并串转换送入信道就完成了编码过程，这就是可表示为(n，k，m)码典型的卷积码。一般选n和k较小，但m值较大（m2，然后再输入到维特比译码器进行译码。充分利用了信道输出信号的有关信息，提高译码的可靠性。它适用于DMC信道。软判决译码器比硬判决译码器可以改进码的性能。在一定信道条件下，用软判决译码器可以获得更小的误码率；或者在同等误码率条件下，获得较高的编码增益。无论是采用硬判决还是软判决译码器，所不同的只是路径量度的计算方法不同，其译码的基本过程都是相同的。4误码率分析应用软判决算法时的误码率较低,它要比硬判决算法多大约2dB的增益.当约束长度K不同时，K越大误码率越低,译码性能越好.在码率R和约束长度K相同的情况下,硬判决算法的执行速度比软判决算法快。综上所述，使用维特比译码算法的卷积码是一类很有前途的前向纠错编码,它主要适用于被高斯白噪声所污染的传输信道.由于在编、译码过程中充分利用了各段之间的相关性,且B和N都较小,所以卷积码的性能优良,较易实现最佳和准最佳译码.维特比译码算法分为软判决和硬判决两种,软判决算法的误码率较低,而硬判决算法的速度较快.同时,译码性能还与约束长度K密切相关,K越大,误码率越低,译码性能越好.本文所论述的用软件实现卷积码及其维特比译码算法的方法已在实践中应用,并得到用户的好评。参考文献1RheeMY.Error-correctingcodingtheoryM.NewYork:McGraw-HillPublishingCompany,1989.2MichelsonAM,LevesqueAH.Error-controltechniquesfordigitalcommunicationM.NewYork:JohnWiley&SonsInc,1985.