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数字通信基础与应用(第二版)课后答案7章答案要点
7.10考虑将图7.3中K=3,效率为1/2的编码器用于二进制对称信道(BSC)。假定编码器初始状态是00,在BSC输出端的接收序列Z= ( 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1其余为0)。
(a)在网格图中找到最大似然路径,确定译码输出的前5位信息比特。若两条合并分支的参数取值相等,选择到达某状态的上半分支。
接收序列 Z=01 11 00 01 11
把3条路径与最初收到的6个码元进行比较
上半部分量度:3,5,2,2
下半部分量度:4,2,3,3
可见,最小参数在树状图的上半部分,因此第一个译码比特是0。再次列出从上到下的路径量度
上半部分量度:3,3,6,4
下半部分量度:2,2,1,3
最小参数在树状图的下半部分,因此译码为1。再次列出从上到下的路径量度
图P7.5
(a)
(b)
接收序列Z= 1 1 0 0 1 0
上半部分量度:2,4
下半部分量度:1,1
第一个译码比特是“1”,因此
上半部分量度:2,2
下半部分量度:3,1
第二个译码比特是“1”。把“0”加入接收序列Z中译出第三个译码比特,得到译码序列为1 1 1
7.16利用图7.7编码器网格图上的分支字信息,采用硬判决维特比译码对序列Z= ( 01 11 00 01 11其余为0)译码。
图P7.3
第一步:
第二步:
7.5考虑图P7.4中的卷积码,
(a)写出编码器的连接矢量和连接多项式。
(b)画出状态图、树状图和网格图。
图P7.4
(a)连接矢量为
多项式为 , 。
(b)状态图如下:
树状图如下:
网格图如下:
7.6题7.5.中编码器的冲激响应是什么?利用此冲激响应函数,确定输入序列为1 0 1时的输出序列。再用生成多项式验证结果。
(a) 正常,无共同多项式因子;
(b)灾难性错误,多项式因子:
(c) 灾难性错误,多项式因子:
(d) 正常,无共同多项式因子;
(e) 灾难性错误,多项式因子:
(f) 正常,无多项式共同因子;
7.12(a)假定用图7.3中编码器对相干BPSK信号进行编码,可达到的Eb/N0是6dB,使用硬判决译码,确定误比特率PB的上界。
图P7.1
假设一初始状态00→10,分支字为11,此脉冲为 。
接下来设状态变为01,分支字为10,脉冲变为 。
再设状态变化为11→11,分支字为00,此脉冲为 。
因此,编码器、完整的状态图如下:
7.3画出图P7.2方框图描述的卷积码编码器的状态图、树状图和网格图。
图P7.2
状态图:
树状图:
网格图:
7.4假定寻找从伦敦到维也纳坐船或坐火车的最快路径,图P7.3给出了各种安排,各条分支上标注的是所需时间。采用维特比算法,找到从伦敦到维也纳的最快路线,解释如何应用该算法,需做哪些计算,以及该算法要求在存储器里保存什么信息。
a = 0 0 0 0 0 0
b = 1 0 1 0 1 0
c = 0 1 0 1 0 1
d = 1 1 1 1 1 1
经过二进制对称信道的接收序列为1 1 1 0 1 0,采用最大似然译码,则译码结果是什么?
接受到的序列到每一个码字的汉明距离是:
到a距离=4
到b距离=1
到c距离=5
到d距离=2
因为对于二进制对称信道,最大似然译码需要最小的汉明距离,故收到的序列应被译码为码字b.
由图得到译码序列为:0 1 1 0 0
7.17分析图P7.6中效率为2/3的卷积码编码器。在该编码器中,每次有k=2个信息比特移入,同时有n=3位码元输出。寄存器共有kK=4级,约束长度K=2是指2比特单元的个数,编码器的状态定义为最右边的K-1级k位单元的内容。试画出状态图、树状图和网格图。
7.18要求数据译码率为1 Mbit/s,差错概率为10-5,求检波前信号与噪声功率谱密度之比值(以分贝为单位)。假定使用二进制非相干FSK调制,卷积码编码器与译码器的关系为
(b)将结果和无编码情况下的PB进行比较,计算改进因子。
(a) 由方程(6.19);
由方程(6.21)和章节(6.4.1)知, .
所以,
(b)未编码的情况下:
7.13采用序贯译码,当接收序列是0 1 1 1 0 0 0 1 1 1时,分析图7.22中树状图上的路径,回溯准则是出现3个差别。
7.14采用反馈译码重复题7.13的译码例子,前向长度L取3。若量度值相等,则选择树的上半部分。
冲击响应为:10 01 11
输出U(x)=
7.7题7.5.中的编码器会引起灾难性错误传播吗?举例证明你的结论。编码器会引起灾难性错误传播。
从下列多项式可以看出:
因为共同因子(1+x)的出现,编码器会引起灾难性错误传播。
状态图分析如下
7.8用转移函数方法找到题7.3.中编码器的自由距离。
Thus,
7.9假设某种编码的码字为
第七章
7.1画出K=3,效率为1/3,生成多项式如下所示的编2(X) = 1 +X
g3(X) = 1 +X+X2
状态图如下:
树状图如下:
网格图如下:
7.2假定K=3,效率为1/2的二进制卷积码,其部分状态图如图P7.1所示,画出完整的状态图,并画出编码器的示意图。
上半部分量度:4,2,3,3
下半部分量度:1,3,4,4
最小参数在树状图的下半部分,因此译为1
重复上步骤最后译码为01100
7.15图P7.5描绘了约束长度为2的卷积码编码器
(a)画出状态图、树状图和网格图。
(b)假定来自编码器的接收信息序列为1 1 0 0 1 0,采用前向长度为2的反馈译码算法译码该信息序列。
(b)g1(X) = 1 +X2,g2(X) = 1 +X3
(c)g1(X) = 1 +X+X2,g2(X) = 1+X+X3+X4
(d)g1(X) = 1+X+X3+X4,g2(X) = 1+X2+X4
(e)g1(X) = 1+X4+X6+X7,g2(X) = 1+X3+X4
(f)g1(X) = 1 +X3+X4,g2(X) = 1+X+X2+X4
(b)确定序列Z中经信道传输时被改变了的信息比特。
(a)
(b)
信号m=10100本来经过编码将变为U=11 10 00 10 11,而实际上接受到的序列是Z=11 00 00 10 11
这一个比特在接受时出现错误
7.11下列效率为1/2的编码中哪些会引起灾难性错误传播?
(a)g1(X) =X2,g2(X) = 1+X+X3