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卷积码

卷积码
1、什么是卷积码?
卷积码作为一种编码方法,是将k个信息比特编成n个比特,但k和n通常很小,因此时延小,特别适合以串行形式进行传输。

通常它更适合于前向纠错,因而对于许多实际情况它的性能优于分组码,而且运算较简单。

2、卷积码的编译原理?
(1)编码原理
下图示出卷积码编码器一般原理方框图。

编码器由三种主要元件构成,包括Nk级移存器、n个模2加法器和一个旋转开关。

每个模2加法器的输入端数目可以不同,它连接到一些移存器的输出端。

模2加法器的输出端接到旋转开关上。

将时间分成等间隔的时隙,在每个时隙中有k比特从左端进入移存器,并且移存器各级暂存的信息向右移k位。

旋转开关每时隙旋转一周,输出n比特(n)k)。

(2)译码原理
卷积码的解码方法可以分为两类:代数解码和概率解码。

代数解码是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。

概率解码则是基于信道的统计特性和卷积码的特点进行计算,其中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,目前得到广泛的使用。

维特比算法的基本原理是将接收到的信号序列和所有可能的发送信号序列比较,选择其中汉明距离最小的序列认为是当前发送信号序列。

若发送一个k位序列,则有2k种可能的发送序列。

计算机应存储这些序列,以便用作比较。

当k较大时,存储量太大,使实用受到限制。

维特比算法对此作了简化,使之能够实用。

3、与分组码相比,卷积码的优势是什么?
与分组码不同的是,卷积码编码后n个码元不但与本码组的k个信息码元有关,而且与前面的N-1段信息有关,编码的过程中相互关联的码元有N*n个。

卷积码的纠错能力同样是随N的增大而增大,其差错率随N的增大而指数的下降。

在编码器相同的情况下,卷积码的性能优于分组码。

另一点不同是,分组码有严格的代数结构,但是卷积码至今没有严格的数学手段把纠错能力和码结构有机地联系起来,目前大都是采用计算机搜索来搜索好用的码组。

4、卷积码编译电路的组成结构?
(1)信号发生器
(2)卷积码编码器
(3)信道
(4)卷积码译码器
参考文献:
[1]通信原理(第6版)樊昌信、曹丽娜,国防工业出版社·北京,2012
[2]SystemView通信仿真开发手册,孙屹,国防工业出版社,2004
[3]SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计,罗卫兵、孙桦、张捷,西安电子科技大学出版社,2001。

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