编号：《DSP技术与应用》课程论文卷积码的维特比译码的分析与实现论文作者姓名：______ ______作者学号：___ ______所在学院：所学专业：_____ ___导师姓名职称：__ _论文完成时间： _目录摘要： (1)0 前言 (2)1 理论基础 (2)1.1信道理论基础 (2)1.2差错控制技术 (3)1.3纠错编码 (4)1.4线性分组码 (5)2 卷积码编码 (7)2.1 卷积码概要 (7)2.2 卷积码编码器 (8)2.3卷积码的图解表示 (8)2.4 卷积码的解析表示 (11)3 卷积码的译码 (14)3.1 维特比译码 (15)3.2 代数译码 (17)3.3 门限译码 (18)4 维特比译码器实现 (18)4.1 TMS320C54 系列DSP概述 (18)4.2 Viterbi译码器的DSP实现 (19)4.3 实现结果 (21)5 结论 (21)参考文献 (22)II卷积码的维特比译码的分析与实现摘要：针对数据传输过程中的误码问题，本文论述了提高数据传输质量的一些编码及译码的实现问题。
自P.Elias 首次提出卷积码编码以来，这一编码技术至今仍显示出强大的生命力。
在与分组码同样的码率R 和设备复杂性的条件下，无论从理论上还是从实际上均己证明卷积码的性能至少不比分组码差，且实现最佳和准最佳译码也较分组码容易。
目前，卷积码已广泛应用在无线通信标准中，其维特比译码则利用码树的重复性结构，对最大似然译码算法进行了简化。
本文所做的主要工作：首先对信道编码技术进行了研究，根据信道中可能出现的噪声等问题对卷积码编码方法进行了主要阐释。
其次，对卷积码维特比译码器的实现算法进行了研究，完成了译码器的软件设计。
最后，结合实例，采用DSP芯片实现卷积码的维特比译码算法的仿真和运行。
关键词：卷积码维特比译码DSPConvolutional codes and Viterbi decoding analysis andrealizationZhang Yi-Fei(School of Physics and Electronics, Henan University, Henan Kaifeng 475004, China)Abstract:Considering the error bit problem during data transmission,this thesis discussed some codings and decoders,aiming at enhancing transmission performance. From P.Elias first gave the concept of convolutional code, it has show its’ great advantage. Under the same condition and the same rate of block code, the performance of convolutional code is better than block code, and it’s easier to implement the best decoding.Convolutional codes have been widely used in wireless communication standards, the Viterbi decoding using the repetitive structure of the code tree, the maximum likelihood decoding algorithm has been simplified. Major work done in this article: First, the channel coding techniques have been studied, the main interpretation of the convolutional code encoding method according to the channel may be noise and other issues.Secondly, the convolutional code Viterbi decoder algorithm has been studied, the software design of the decoder.Finally, with examples, simulation and operation of the DSP chip convolutional codes, Viterbi decoding algorithm.1Key words:convolutional code Vltebri decoder DSP0 前言随着数据处理、计算机通信、卫星通信以及高速数据通信网的飞速发展，用户对数据传输的可靠性提出了越来越高的要求，因此如何在保证数据传输速率的前提下，提高传输数据的可靠性，就成为一个迫切需要解决的问题。
数字信号在传输过程中不可避免的要受到干扰的影响，因而信息数据会发生误码。
严重时会干扰系统的正常工作。
根据干扰对数据传输影响的不同干扰可分为随机干扰和突发干扰。
其中，电子热噪声产生的干扰可以看作是随机的高斯白噪声，它对信道主要的影响是产生码元的随机错误。
脉冲干扰和同频干扰对信道的影响会产生码元的突发错误，如连续出现多个。
或多个I。
其他干扰如衰落和多径干扰对信道同时产生随机和突发错误两种影响。
要提高系统数据传输的可靠性，可以在分析其来源的基础上，尽可能对各干扰源采取对应措施使之减小干扰，同时可以改善信道性能，增加接收端的信噪比或是采用抗干扰能力强的调制解调方式。
在上述条件己确定时，针对某一特定的通信系统，应分析信道干扰产生的主要原因，有针对性的应用纠错或检错编码以及相应的技术如反馈重传等来提高传输数据可靠性的方法，即在数据传输时进行差错控制。
目前，信道编码的应用几乎遍及数据通信的各个方面，关于信道编码的理论和应用研究也有了新的发展。
1 理论基础1.1信道理论基础通信的目的是传输信息。
通信系统一般由信源，信道，信宿组成。
信道是一种物理媒质，用来将来自发送设备的信号传送到接收端。
信道既给信号以通路，也会对信号产生各种干扰和噪声。
数字信号在传输的过程中，由于信道传输特性不理想以及加性噪声的影响，导致信号波形失真，接收端会不可避免地产生错误判决。
按照加性干扰引起的错码分布规律的不同，信道可以分为三类，即随机信道、突发信道和混合信道。
在随机信道中，错码的出现是随机的，而且错码之间是独立统计的。
例如，由高斯白噪声引起的错码就具有这种性质。
在突发信道中，错2码是成串集中出现的，即在一些短促的时间段内会出现大量错码，而在这些短促的时间段之间存在较长的无错码区间。
这种成串出现的错码成为突发错码。
产生突发错码的主要原因之一是脉冲干扰，例如电火花产生的干扰。
信道中的衰落现象也是产生突发错码的另一个主要原因。
既存在随机错码又存在突发错码的信道，成为混合信道。
1.2差错控制技术针对传输信道的不理想，为提高数字传输可靠性就要考虑到差错控制措施了。
它的基本思想是通过对信息序列作某种变换，在信息序列中插入若干由发送信息序列生成，但又不是发送者发出的监督码元，使原来的信息序列产生某种相关性，在接收端就可以利用这种相关性来检查并纠正信息序列在传输中所产生的差错。
随着差错控制技术的完善和集成电子技术的发展，这项技术不仅已成功地应用于各种通信系统，而且在计算机，磁记录与存储中的使用也日益广泛。
针对不同类型的信道，差错控制技术主要分为以下四种。
（1）前向纠错（FEC）发送端对信息码元进行编码处理，使发送的码组具有纠错能力。
接收端收到这些码序列之后，通过译码能自动发现并纠正传输中出现的错误。
这种方法不需要反向信道，特别适合于只能提供单向信道的场合。
由于接收端能自动纠错，不会因为发送端反复重发而延误时间，系统实时性好。
这种差错控制方式的主要特点是设备较为复杂。
（2）检错重发（ARQ）发送端经编码后发出能够检错的码组，接收端收到后如果检测出错误，则通过反向信道通知发送端重发，直至接收端确认收到正确信息为止。
所谓检测出错误，是指发现某个或某些接收码元有错，但不一定知道错码的准确位置。
这种方式也需要使用反向信道，而且实时性较差。
常见的检错重发系统有三种：停发等候重发、返回重发和选择重发。
（3）反馈校验（IRQ）接收端将收到的信息码元原封不动地转发回发送端，并与发送的码元相比较。
如果发现错误，发送端再进行重发。
这种方法的原理和设备都比较简单，无需检错和纠错编译系统，但要使用反向信道。
由于每个信息码元至少要被传送两次，所以传输效率低，实时性差。
（4）混合纠错（HEC）3混合纠错方式是前向纠错方式和检错重发方式的结合。
发送端经过编码后发出的码组不但能够检测错误还具有一定的纠错能力。
如果接收端收到的码组错误较少，则自动进行纠错；如果错误太多，超出了码的纠错能力但尚未能检测时，接收端通过反向信道请求发送端重发一遍。
1.3纠错编码差错控制编码，有时也称为信道编码或纠错编码。
不同的编码方法，有不同的检错或纠错能力。
有的编码方法只能检错，不能纠错。
一般说来，付出的代价越大，检（纠）错的能力越强。
这里所说的代价，通常用冗余度表示。
1.3.1纠错编码类型差错控制系统中使用的信道编码种类很多，分类的方式也很多。
（1）根据差错控制编码的功能，可以把信道编码分为检错码，纠错码和纠删码。
检错码只能检测错误；纠错码可以纠正错误；纠删码兼具纠错和检错能力，在发现不可纠正的错误时，可以发出错误指示或将其删除。
（2）根据信息码元与附加监督码元之间的关系，可以分为线性码和非线性码。
若信息码元与监督码元之间的关系是线性的，即满足一组线性方程，称为线性码；反之，两者若不满足线性关系，则称为非线性码。
（3）根据信息码元与监督码元之间的约束方式，可以分为分组码和卷积码。
在分组码中，编码后的码元序列没n位为一组，其中k个是信息码元，r个是附加的监督码元，r=n-k,通常记为（n,k）.分组码的监督码元只与本码组的信息码元有关，它又可分为循环码和非循环码。
卷积码则不同，虽然编码后的序列也划分为码组，但监督码元不仅与本码组的信息码元有关，还与前面几个码组有约束关系。
（4）根据信息码元在编码前后是否保持原来的形式不变，可以分为系统码和非系统码。
在编码后的码组中，信息码元和监督码元通常都有确定的位置，一般信息码元集中在码组的前k位，而监督码元位于后r位。