交織編碼課程報告

交織編碼背景意義信道編碼的作用是用于改善傳輸質(zhì)量，克服各種干擾對信號產(chǎn)生的不良影響。其作用原理是采用專門的冗余技術(shù)，在發(fā)送端按一定的規(guī)律插入冗余位進行編碼，接收端的解碼過程利用這些冗余位檢測誤碼并盡可能地糾正錯誤，恢復(fù)出原始的發(fā)送信息。但是一般的信道編碼具有一定的局限性，僅能檢測和校正單個差錯或不太長的差錯，對于大量的突發(fā)誤碼則無能為力。而像移動通信這種變參信道發(fā)射的信號常常是連續(xù)的一段被干擾，因此如果出現(xiàn)了連續(xù)誤碼，像卷及編碼等信道編碼則無法解決。為了解決這一問題，出現(xiàn)了交織編碼技術(shù)。目的把一個較長的突發(fā)差錯離散成隨機差錯，使得糾錯編碼技術(shù)更容易糾正。原理-4 4信道編碼器A交織存儲器5突發(fā)信道去交織存儲器信道譯碼器隨機獨立無記憶信道交織編碼原理框其中：交織：按列寫入，逐行讀出；反交織：按行寫入，按列讀出。下面，我們以一個最簡單的例子入手來討論如何通過交織與去交織變換，將一個突發(fā)錯誤的有記憶七);信道改造為獨立差錯的無記憶信道。七);⑴若發(fā)送數(shù)據(jù)（塊）u經(jīng)信道編碼后為:⑵發(fā)送端交織存儲器為一個行列交織矩陣存儲器A1，它按列寫入，按行讀出，即寫入X1X2X6X7X11X12X16X17X21X22A=順XXXXX1 岸38131823序XXXXX491419241FXXXXXL510152025」— >讀出順序⑶交織器輸出后并送入突發(fā)信道的信號為X=(xxxXX,...X,...,...X)2 16111621 2 22 5 25⑷假設(shè)在突發(fā)信道中受到兩個突發(fā)干擾：第一個突發(fā)干擾影響5位，即產(chǎn)生于氣至X21；第二個突發(fā)干擾影響4位，即產(chǎn)生于氣3至X4。則突發(fā)信道的輸出端信號X3可以表示為=(XXXXX,XX...X,XXXXX,X^,.X)16111621 27 22 38131823 49 25⑸在接收端，將受突發(fā)干擾的信號送入解交織器，解交織器也是一個行列交織矩陣的存儲器4，它是按行寫入，按列讀出（正好與交織矩陣規(guī)律相反），即xxxxx16111621xxxxx27121722A=xxxxx238131823xxxxx49141924xxxxxL510152025⑹經(jīng)解交織存儲器解交織以后的輸出信號x4，則x4為\^^入入人入人入入入入人入人入入人入人入入人入人入入J4 12345678910111213141516171819202122232425可見，由上述分析，經(jīng)過交織矩陣和解交織矩陣變換后，原來信道中的突發(fā)性連錯，即兩個突發(fā)一個連錯5位、另一個連錯4位卻變成了X4輸出中的隨機獨立差錯。從交織器實現(xiàn)原理來看，一個實際上的突發(fā)信道，經(jīng)過發(fā)送端交織器和接收端解交織器的信息處理后，就完全等效成一個隨機獨立差錯信道，正如圖中虛線方框所示。所以從原理上看，信道交織編碼實際上就是一類信道改造技術(shù)，它將一個突發(fā)信道改造成一個隨機獨立差錯信道。它本身并不具備信道編碼檢、糾錯功能，僅起到信號預(yù)處理的作用。我們可以將上述一個簡單的5X5矩陣存儲交織器的例子推廣到一般情況。若分組（塊）長度為：l=IxJ，即由/列J行的矩陣構(gòu)成。其中交織矩陣存儲器是按列寫入、行讀出，而解交織矩陣存儲器是按相反的順序按行寫入、列讀出，正是利用這種行、列順序的倒換，可以將實際的突發(fā)信道變換成等效的隨機獨立差錯信道。矩陣中行的數(shù)目稱為交織深度。交織深度越大，符號的離散性就越大，抗突發(fā)差錯的能力也越強。但是，交織深度越大，交織編碼的處理時間即交織時延也越長，所以說，交織編碼的抗突發(fā)能力是以時間為代價的。兩個突發(fā)錯誤之間的最小間隔滿足下式:交織器的最小間隔可以通過改變讀出行的順序來改變，但交織時延和存儲要求不隨讀出的順序改變而改變，但交織時延和存儲要求不隨讀出的順序的改變而改變。因為交織和解交織均有時延，所以交織器的交織時延為：D=2IJ/Rc，其中Rc為符號速率。交織器的存儲要求為：M=2IJ。交織編碼的主要缺點是：在交織和解交織過程中，會產(chǎn)生2IJ個符號的附加處理時延，這對實時業(yè)務(wù)，特別是語音業(yè)務(wù)將帶來很不利的影響。所以對于語音等實時業(yè)務(wù)應(yīng)用交織編碼時，交織器的容量即尺寸不能取得太大。交織器的改進主要是處理附加時延大及由于采用某種固定形式的交織方式就有可能產(chǎn)生很特殊的相反效果，即存在能將一些獨立隨機差錯交織為突發(fā)差錯的可能性。為了克服以上兩個主要缺點，人們研究了不少有效措施，如采用卷積交織器和偽隨機交織器等。作用領(lǐng)域用于移動通信環(huán)境下改善移動通信信號衰落。例如CDMA2000系統(tǒng)中的交織碼。在CDMA2000系統(tǒng)的前向鏈路中：（1） 對SR1:同步信道，尋呼信道，廣播控制信道，公共分配信道，公共控制信道和業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)流都要在卷積編碼，符號重復(fù)以及刪除之后經(jīng)過交織編碼。對于CR1和CR2,符號按地址序列0~N-1輸入交織器，經(jīng)過交織后的符號通過公式計算出Ai的地址從交織器讀取。對于CR3~CR5，也是通過類似的方法進行交