卷积编码器

更新时间:2022-08-25 18:44

卷积码是通信编码中纠错编码的一种,它可以将原来的信息码打乱,这时尽管出现大面积突发性错误,这些可以通过解交织器来进行分散,从而将大面积的错误较为平均地分散到不同的码段,利于信道纠错的实现。卷积编码器即为实现卷积码编码的电路。

简介

数字传输系统中,因为存在噪声,信道衰落等干扰因素,会使传输的信号发生错误,产生误码。虽然数字信号的传输为了防止误码而会进行信道编码,增加传输码的冗余,例如增加监督位等来克服信号在信道传输过程中的错误,但这种检错纠错能力是有限的。例如当出现突发错误,出现大片误码时,这时信道的纠错是无能为力的。而卷积交织器可以将原来的信息码打乱,这时尽管出现大面积突发性错误,这些可以通过解交织器来进行分散,从而将大面积的错误较为平均地分散到不同的码段,利于信道纠错的实现。利用相关技术构建卷积编码器,可以对信号进行卷积码编码,使信号在通信的工程中具有良好的纠错性能。

原理

卷积码拥有良好的纠错性能,是一种被广泛应用于移动通信的信道编码系统。一个(n,k,m)卷积码编码器由k个输入,具有m阶存储的n个输出的线形时序电路实现。通常, n和k是较小的整数,且,但m比较大。当时,信息序列不再分成小块,以便可以连续处理。卷积码(n,k,m)表示码率,编码器级数,其中s是码约束长度。

反向CDMA信道使用(3,1,8)卷积码,码率,约束长度为9,由于,,,则该卷积编码器包含单个输入端,一个8级移位寄存器,三个模2加法器和一个3向编码器输出的连续转向器。编码器每输入一位信息比特将产生三位编码输出。这些编码符号中,第一个输出符号是生成序列编码产生的符号,第二个输出符号是由生成序列编码产生的符号,最后一个输出符号是由生成序列编码产生的符号,如图1所示。

该电路由一个八位寄存器、三个码生成逻辑、一个时隙发生器和一个四选一复用器构成。mux的输入为、和,码选择信号C[1:0]和clk1由时隙发生器产生,输出信号即为整个电路的输出。

卷积编码器的初始状态用rst异步清零信号置为0,时,电路清零。 卷积编码器的初始状态全为0,初始状态之后输出的第一个编码符号由生成序列编码产生。这里,三个生成序列分别为

即三个生成多项式分别为:

相关

卷积码解码

①代数解码:利用编码本身的代数结构进行解码,不考虑信道的统计特性。大数逻辑解码,又称门限解码,是卷积码代数解码的最主要一种方法,它也可以应用于循环码的解码。大数逻辑解码对于约束长度较短的卷积码最为有效,而且设备较简单。

②概率解码:又称最大似然解码。它基于信道的统计特性和卷积码的特点进行计算。针对无记忆信道提出的序贯解码就是概率解码方法之一。另一种概率解码方法是维特比算法。当码的约束长度较短时,它比序贯解码算法的效率更高、速度更快,目前得到广泛的应用。

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