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文檔簡介
華僑大學通信工程 : : 上次課循環(huán)碼C
g1x0C(x)cxn1 C(i)(x)xiC(x)g1x0
g(x)
xnk
h(x)hkxk
xn1g(x)h(x)
xk1g(x) xk2g(x) G(x)
H(x)
h*(x) n
xnk2h*(x)C(x)m(x)x r(x)
xnk1h*(x)r(x)m(x)xnkmodg(x)InInk
g(x)
Hc2xns(x)R(x)modg(x) SRHTc2xn4.3.7常用的循循環(huán)冗在數(shù)據(jù)通信中,信息都是先劃分成小塊再組裝成幀后組包) 的,一般都留有、、或位用作差錯校驗。k位kn,ki)縮短循環(huán)碼的特點。只要以一個選定的i,k)循環(huán)碼為基礎,改變i的值得到任何信息這種應用下的縮短循環(huán)碼稱為循環(huán)冗 (CRC3循環(huán)冗 是系統(tǒng)的縮短循環(huán)碼,碼的結構如圖所示(n-i)(k-i)圖中,碼字用碼多項式C(x)表示,r(x)是xnkm(x除g(x)后的余式,g(x)為n-k次多項式,它們之間滿足C(x)xnkm(x)r(x) 如果傳輸過程無差錯,則接收碼字R(x)應等于發(fā)送碼C(x),這時R(x)能被g(x)整除;如果不能整除,則說明輸過程中出現(xiàn)了誤
C(x)+e(x)=C(x)+eg g g 4.3.7]某g(x)x4x1CxRx解:本題信息碼字多項式m(x
1,k=6,從生多項式g(x)的階數(shù)得校驗位數(shù)r等于4,因此n=10g1x0xnkm(x)g(x)g1x0r(x)xnkm(x)modx4(x5x41)modx3
g(x)
xnk 于是,發(fā)送碼字多項式C(xxnkm(xr(xx9x8x4x3對應的發(fā)送碼字為 在接收端,Rxgx不為“0”,則說明一定有差錯 例4.3.8假設m(x)x6x4x31,即信息碼字為 g(x)x4x31,求 解由題得x4m(x)x10x8x7用g(x)去除 ,有是冗余r(x)所以,發(fā)送為6如果本例的發(fā)送碼字(10110011010)經(jīng)傳輸后受噪聲在接收端變成為(10110011100)。求余式求得余式不為零,表示接有錯誤再是C(x),而C(x)+e(x)。若e(x)g則這種差錯就能檢測出e(x)g那么由于接收到的碼字多項式仍然可被g(x)整除,錯誤檢測不出來,也即發(fā)生了漏檢 理論上可以證明,循環(huán)冗 的檢錯能力如下 長度n-k的突發(fā)錯誤④n-k+1位的突發(fā)性錯誤,查出概率為1-2-(r-⑤對于多于n-k+1位的突發(fā)性錯誤,查出概率為1-2-r8CRC-12,其生成
g(x)x12x11x3x2xCRC-16,其生成多項
g(x)
x2CRC-CCITT(ITU),其生成多項式g(xCRC-32,其生成多項
x15x5g(x)
x26x23x22x16x12x11
x8x7x5x4x2x1余 的編譯碼程通用采硬件實為除法運算易于用移位寄器和2加法來實,可以度。著集電路藝的展環(huán)冗余碼的產(chǎn)生校均集電產(chǎn),送能自動成速大大高。9BCHBCHBCH等一系列優(yōu)點。本原BCH碼與非本原BCH二進制本原BCH碼具有下n2mnk 2t式中m(3)和糾錯能力t(<2m-1)是任意的正整BCH碼的碼長為n
1n
1的因通常稱前者為本原BCH碼,稱后者為非本原BCH碼BCHBCH這里我們重點討論BCH碼的實際應用,即利用已知BCH碼表格,構造出對應生成多項式的BCH碼表4.4.1(P109)給出的是一些本原BCH碼的有關參[例4.3.9m=4n24115的二元BCH解:①若t1,則查表可得g(x)x4x故可構成一個(15,11)BCH碼,可糾正單個錯誤。顯然,糾單個錯誤的本原BCH碼就是前面所述的循環(huán)漢明碼t2,則查表可得其生成多g(x)(x4x1)(x4x3x2x1)x8x7x6x41故可構成一個(15,7)BCH碼,具有糾正兩個錯誤的能③若t3,則查表可得其生成多項式g(x)(x4x1)(x4x3x2x1)(x2xx10x8x5x4x2x可構成一個(15,)BCHBCHCRS的情況,得到了RS(Reed-Solomon)碼。(n,kRS碼中,輸入信號分成k*m比特一組,每組包括k個符號,每個符號由m比特組成,而不是前面介紹的二元BCH碼中的一個比一個可糾正t個錯誤的RS碼有如下參數(shù)碼長:n2m信息位:
位符號位符號
(2mk
監(jiān)督位:nk2t位符m(nk)2mt比特最小碼距n2t1位符號 或mdminm(2t1)比特S有:總長度為總長度為
b1(t1)m1b2(t3)m
比特的單個突發(fā)錯比特的兩個突發(fā)錯誤總長度為it2i1)m2i1比特的i個突發(fā)錯20世紀70 始,RS碼在 器、器、DVB(數(shù)字電視廣播標準)、磁 、光纖信中得到了廣泛的應]m=4的RS碼的參解:已知t=3,m=4,求碼距dmin2t1監(jiān)督位:nk2t
個符號,或24信息位knnk156
個符號,或36比特碼長
n
個符號,或60比特所以該碼應為:(1,)S60,36RS碼的編碼過程與BCH碼一樣,也是除以同樣可以用帶反饋的移位寄存器是硬算法,從而造成了一定程度的增益損失。 (J.M.Wozencraft)提出了序列的譯 (J.L.Massey)提出效果稍差但卷積碼是組碼,與分組碼的主要差別是它是一種有的編碼,即在任意時段,編的nk(L。
Elias,1923-n,N=L1和k可以同的條件下,(較?。?。一、卷積 卷積碼編碼的原理圖如圖4.4.1所示 卷積碼具有以下特點下面,用具體實例說明各種描述方法例4.4.1設二元卷積碼的 結構如下圖所示,如果輸信息流為m(10111),求 的輸出碼字序列C1 C2 端)、L=3(即三級移位寄存器)所組成的有限狀態(tài)的 系。離散卷若輸入信息序則對應輸出為兩個碼字C2C2
(c1,c1 (c2,c2 其相應編碼由輸入信息序列m和編 m m式中“*”表示卷積運算,G1,G2為編 是當輸入信息為[1000….]時,所觀察到的兩個輸出序列(2,1,3)卷積碼 有L=3級寄存器,其沖激響應至可持續(xù)到L+1=4位,由圖4.4.4可寫出沖激響應G1(1011),G2經(jīng) 后,兩個輸出序列合并為一個輸出碼字序列C(c1,c2,c1,c2 i當輸入信息序列為m(10111),利用離散卷積運算來進行具體的計算。第一路 c1的各位碼元值可由式i(P115)計算,為:C1(10111)(1011) 其具體的運算過程10111011011101110111000000m
G1(1011),G2所C1 同理可計算C2 所以,最后(2,1,3)卷積碼 輸出的碼字序列為C(11010001010100生成矩陣上述沖激響應G1G2又稱為生成序列,若將該生成序列G1進行交織,并構成如下生成矩陣(L=3時g1g g1g g1g g1g G
g g g g g g g g g1g g1g g1g g1g2 3上述編碼方程可改寫成如下矩陣C矩陣G稱為卷積碼的生成矩陣)]顯然當輸入信息序列為一無限序列時[即m)]生成矩陣則為一個半無限m
g1g g1g g1g g1g G
g g g g g g g g g1g g1g g1g g1g2
3碼多項G110111x2x3G211111xx2x3m10111)1x2x3x4則卷積碼可以用下列碼多項式形C1mG1(1x2x3x4)(1x2x3)1x2x3x4x2x4x5x6x3x5x61x7 C2mG2(1x2x3x4)(1xx2x31xx3x4x5 因而,其輸出的碼字序列C(11010001010100例4.4.3設二元(2,1,2)卷積碼的編 ),求其輸出碼字序列。則由圖4.4.6G1(111)1xx2,G2(101)1如果輸入信息流為 ),則其對應的多項式表示式為m1x2x3因此輸出的碼序列為C1mG1(1x2x3x4)(1xx21x2x22x33x42x51xx4x6 C2mG2(1x2x3x4)(1x212x2x32x4x5 即:C111000011001除了上述三種比較形象的狀態(tài)圖、樹圖和格圖來描述下面,以上述二元(2,1,2)卷積碼為例討論卷積碼狀態(tài)由圖4.4.6可知,移位寄存器總的可能狀態(tài)數(shù)為2 22a00,b10,c01,d11來表示表元(1設輸入信息序列其狀態(tài)圖可以按以下步驟輸輸 輸輸(00)(11)(10)(00)(01)(10)(01)(11)狀 輸狀輸輸輸狀樹圖如果要展示出編的輸入、輸出所有可能的情況,則可采用樹圖描述,它是將上述編的狀態(tài)圖按時間展開得到狀C(11100001100111 ::狀00”作為樹根,對每個時刻可l分為兩個分支:當1=0則向上,即“0”1=1則向下,即“1”l1l2下兩個分支,并推進到相應的二級節(jié)點(l’=2),依此類推,a,b,,d表示編對于特定輸入信息))而經(jīng)過的狀態(tài)為(a)bcbddcaa在輸入上述特定信息序列時,樹圖中的路徑如粗線所示結構重復性太多 (2,1, 圖中實線表示輸入為“0入為“1”82發(fā)所延伸的樹結構完全—任給定一個輸入信息序列格圖就存一條定如 其輸出編碼為即為圖中粗黑線所表示的卷積碼的Trellis若編碼信息序列 則編碼過程即為在Trellis圖上尋找一條路得到C111000011001
格圖是研究維特比譯碼算法的重二、卷積碼1967(tb。。維特比算的本依在同刻l=L+1,L+2,…,L+l,對格中相列的每點對應編 中該態(tài),按最大然準比較有以為終點的路徑,只保留一條具有大似值或等于最似值的路徑保留的路徑稱為幸存徑,而其他徑堵,用。保留下幸l=L+l下的一條路徑就是所要求的最大似然譯碼的解。由此可見,維特比算法的主要優(yōu)使得每次局部都等效于全局最優(yōu)的一部分,它滿足②局部及例4.4.4對最簡單的(2,1,2)卷積碼,設發(fā)送的信息序m
,經(jīng)過編碼后輸出的碼組(字)為C(111000011001接收到的信號序列為:R(101001011001試用維特比算法譯 L=2,對給定的輸入信息序列l(wèi)=5,則l’=l+L+1=8,在圖中用l’=0,1,…,7來表示。BS(4.4.6和(4.4.4.4.10和圖 R(101001011001
aab1011序號2|輸入碼距aab002002cbd11111daab0000300003cbd001140011acb11101110cdd110111015序號4|輸入daab111011111011bcd1110004111000cab11010141101014dcd001
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