《移动通信原理》课程-第七章-talk

《移动通信原理》课程_第七章-talk第一页，共22页。信息码元：待发送的码元；监督(或校验)码元：人为加入多余码元为监督(或校验)码元。信道编码的目的，试图以最少的监督码元为代价，以换取最大程度的可靠性提高。7.1.2.信道编码的分类仅具有发现差错功能的检错码：比如循环冗余校验CRC码、自动请求重传ARQ等。具有自动纠正差错功能的纠错码：比如循环码中BCH码、RS码以及卷积码、级联码、Turbo码等。既能检错又能纠错的信道编码：最典型的是混合ARQ，又称为HARQ。第二页，共22页。7.2线性分组码表示:(n,k)。输出编码器的码组长度为n，输入编码器的信息位长度k。速率或效率？示例

最简单的(7,3)码线性分组码。这种码信息码元以每3位一组进行编码，即输入编码器的信息位长度k＝3完成编码后输出编码器的码组长度为n＝7，显然监督位长度n－k＝7－3＝4位，编码效率η=k/n=3/7。第三页，共22页。7.2.2循环码BCH码是一类最重要的循环码，它能在一个信息码元分组中纠正多个独立的随机差错,它具有纠错能力强，构造方便，编译码较易实现一系列优点。RS(Reed-Soloman)码，它是一种特殊的非二进制BCH码。循环冗余监督CRC(CyclicRedundancyCheck)码就是常用的检错码。第四页，共22页。7.3卷积码卷积码一般可记为(n，k，m)码。其中k表示编码器输入端信息数据位，n表示编码器输出端码元数，而m表示编码器中寄存器的节数。第五页，共22页。示例：(2,1,2)卷积码编码器其中k＝1，n＝2，m＝2，它可以分别采用离散卷积，生成矩阵和码多项式三种等效的方法描述第六页，共22页。一般分析：若输入数据序列为这里经串并变换后，输入编码器为一路，经编码后输出为两路码组，它们分别为:卷积码的离散卷积表达式为，第七页，共22页。若输入数据序列为：则有：效率或码速=？第八页，共22页。7.6交织编码作用:改造信道，其实现方式很多，有块交织，帧交织，随机交织，混合交织等等。分组(块)交织器实现框图第九页，共22页。交织，去交织由如下几步构成：(1)若输入数据(块)U经信道编码后为：***交织器输出后并送入突发信道的信号为，原因=？第十页，共22页。(2)发端交织器存储器为一个行列交织矩阵存储器A1，它按列写入、按行读出：(3)因此：交织器输出后并送入突发信道的信号为，第十一页，共22页。分析

假设在突发信道中受到两个突发干扰，第一个突发影响5位即产生于x1至x21；第二个突发影响4位，即产生于x13至x4。则突发信道的输出端的输出信号可表示为：接收端处理过程将受突发干扰的信号送入去交织器，去交织器也是一个行列交织矩阵的存贮器A2，它是按行写入，按列读出(正好与交织矩阵规律相反)第十二页，共22页。经去交织存贮器去交织以后的输出信号为X4，则X4为：结果观察：

经过交织矩阵和去交织矩阵变换后，原来信道中的突发性连错，即两个突发（一个连错5位，一个连错4位）却变成了输出中的随机独立差错。结论=？

a.一个实际上的突发信道，经过发送端交织器和接收端去交织器的信息处理后，就完全等效成一个随机独立差错信道。b.信道交织编码实际上是一类信道改造技术，它将一个突发信道改造成一个随机独立差错信道。它本身并不具备信道编码检、纠错功能，仅起到信号预处理的作用。第十三页，共22页。一般分析若分组(块)长度为：L=M×N，即由M列N行的矩阵构成。则：

交织矩阵存贮器是按列写入、行读出，而去交织矩阵存贮器则是按相反的顺序按行写入、列读出。特点（性质）任何一个长度l≤M的突发错误，经交织以后，可以至少被N－1位隔开成为单个随机独立差错。任何长度l＞M的突发差错，经过去交织以后，可以将较长的突发差错变换成较短的，即其长度为l1=[l/M]的短突发差错。完成上述交织和去交织变换，在不计信道时延的条件下，将会产生两倍交织矩阵存贮器容量MN即2MN个符号的时延。其中发送端和接收端个占一半，即MN个符号的时延。在很特殊的情况下，周期为M的k个随机独立单个差错，经过上述的交织去交织器以后，也有可能产生一定长度的突发差错。

第十四页，共22页。应用及改进应用：

附加处理时延对实时业务，特别是话音业务将带来很不利的影

响。应对方法：对于话音等实时业务应用交织编码时，交织器的容量（尺寸）不能取太大。改进：针对两个主要缺点（交织器的改进主要是针对处理附加时延大，由于采用某种固定形式的交织方式就有可能产生很特殊的相反效果，即存在能将一些随机独立差错交织为突发差错的可能性）。可采用：采用卷积交织器和伪随机交织器等。

第十五页，共22页。7.9GSM系统的信道编码GSM系统中，移动信道按其功能可以划分为两大类型：业务信道TCH和控制信道CCH，前者用于传送话音与数据业务，后者则用于传送信令和同步等辅助信息。GSM的信道编码方案GSM中不同类型信道，采用不同类型的信道编码方案GSM中典型信道编、译码方案的原理性方框图如下：外编码：用分组码进行；内编码：用卷积码进行；采用重排和交织技术，以改造突发信道。第十六页，共22页。7.9.2全速率话音信道TCH/FS的信道编码话音编码是逐帧进行的，全速率话音为13Kbps，一个话音帧20ms，因此一话音帧中含有20ms×13000bps＝260bit。若一帧中数据序列可以表示为：注：一级比特：其中前182比特(0～181)。二级比特：180比特以后的78比特。第十七页，共22页。7.9.2全速率话音信道TCH/FS的信道编码第十八页，共22页。对260bit话音帧中前50bit，称为一级比特A类进行(53,50,3)截短循环码编码，其生成多项式为：

g(x)=1+x+x3并由它求得3位奇偶校验比特：p(0)、p(1)和p(2)输出的码多项式为1.外编码(分组循环码)第十九页，共22页。对260bit话音帧中前182bit另加3bit校验位、4比特尾比特，共计189bit进行(2,1,4)卷积编码，其卷积码的生成多项式为：2.内编码(卷积码)效果评价：卷积码编码器输入为189bit＝50＋3＋132＋4经上述(2,1,4)卷积编码后，输出为2×189bit＝378bit再加上二级比特78bit，共计为378＋78＝456bit这时20ms话音帧由260bit增至456bit码速率也由13Kbps增加至456bit/20ms=22.8Kbps注：(n，k，m)码。其中k表示编码器输入端信息数据位，n表示编码器输出端码元数，而m表示编码器中寄存器的节数第二十页，共22页。（a)将每个话音帧456bit分