【文章內(nèi)容簡介】 院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 回顧：交織方式 1 ?塊交織 （ ） ?將數(shù)據(jù)流分成長度為 W L 的塊 ， 將數(shù)據(jù)逐行寫入一個 L 行 W 列的矩陣形緩沖區(qū) ， 寫滿后再逐列讀出 。 ?深度為 L， 寬度為 W， 延時為 。 交織和解交織延時總和為 2。 x11 x12 x13 …… x1W x21 x22 x23 …… x2W ……………………….. 1 2 3 …… x11 x21 x31 …… 1 x12 x22 x32 …… ……………………….. x1W x2W x3W …… 寫 讀 突發(fā)錯誤 34 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ?卷積交織 （ ） ? 就采用了這種卷積交織方式 回顧：交織方式 2 交織器 解交織器 35 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ?隨機交織 （ ) ?隨機交織 ?在每一次使用交織器時 ， 使用完全不同的交織器 ，每次的交織圖案完全隨機 。 ?一般在不知哪一種確知交織方法最好的情況下 ，為了分析系統(tǒng)性能而作的一種平均交織的假設 ?可以得到一個平均性能 ， 事實上說明至少有一種交織方法可以獲得比隨機交織更好的性能 。 ?理想交織 ?交織后的序列完全打散 ， 即原有的突發(fā)誤碼可以變成徹底的隨機誤碼 。 ?理想交織是不可能實現(xiàn)的 ， 但有時為了分析方便 ，可以做此假設 。 回顧：交織方式 3 36 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 回顧： 內(nèi)碼 (卷積碼 ) ? 糾錯內(nèi)碼采用了卷積碼 ?卷積碼由編碼碼率 和約束長度 N 描述 ， 記做 (n, k, N)。 ?卷積碼也是把 k 個信息比特編成 n 個比特 ， 但 k 和 n 通常很小 ， 特別適用于以串行形式傳輸?shù)男畔?， 延時小 。 ? 輸出是當前輸入塊與以前 (1) 個輸入塊的加權(quán)求和 ， N一般小于 9。 ?卷積碼沒有固定的碼字長度 。 ?譯碼采用 —— 最優(yōu)的最大似然 （ ， ） 譯碼 。 ?分組碼有嚴格的代數(shù)結(jié)構(gòu) ， 但卷積碼至今尚未找到嚴密的數(shù)學手段 ， 把糾錯性能與碼的構(gòu)成十分規(guī)律的聯(lián)系起來 ， 目前大都采用計算機來搜索好碼 。 ?卷積碼可以設想為模 2 算術(shù)的數(shù)字濾波器 ， 編碼器的記憶可以是有限的 ，也可以是無限的 。 Y Output 6321)(1 xxxxxG ?????Data Input 1Bit Delay 1Bit Delay 1Bit Delay 1Bit Delay 1Bit Delay 1Bit Delay X Output 65321)(2 xxxxxG ?????133otc 171otc ? 工業(yè)標準 ? ? ? . 37 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 鑿孔碼 ? 按鑿孔 （ ） 圖從母碼 （ 例如前面的 1/2 碼率卷積碼編碼 ）產(chǎn)生的輸出 X 和 Y 中選擇最終的碼字 ， 達到刪余增信的目的 ， 提高編碼效率 ， 但這樣降低了鑿孔碼的糾錯能力 。 1— 保留 0 — 刪除 回顧： 內(nèi)碼 (卷積碼 ) 38 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 回顧： 內(nèi)碼 (卷積碼 ) 譯碼 ? 卷積碼的譯碼方法不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上 ， 而且還利用了信道的統(tǒng)計特性 ， 因而能充分發(fā)揮卷積碼的特點 ， 使譯碼錯誤概率達到很小 ， 這種譯碼稱為概率譯碼 ， 即結(jié)合信道符號統(tǒng)計特性的譯碼方法 。 ? 1961年烏曾格來夫 （ ） 提出了序列譯碼 ， 第一個卷積碼的概率譯碼方法 ? 1963年費諾 （ ） 對序列譯碼進行了改進 ， 提出了 算法 ，推動了序列譯碼的實用 。 ? 1967 年維特比 （ ） 提出了另一種概率譯碼算法 — 算法 。 ? ? 譯碼算法是一種最大似然譯碼算法 。 它比序列譯碼算法效率更高 ， 速度更快 ， 譯碼器也簡單 ， 因而得到了廣泛應用 。 39 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 上面三圖分別為：卷積編碼 、 16卷積編碼 、 64卷積編碼的仿真曲線 。 ? 卷積編碼具有較好的糾錯性能 。 回顧： 內(nèi)碼 (卷積碼 )性能 40 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 通過隨機編碼達到信道容量 ? 從信息論的角度看 ， 不論是什么信道 ， 只要用隨機編碼 ，長度足夠長 ， 就可以無限逼近信道容量 。 ? 而實際的編碼長度是很有限的 ， 前面提到的各種編碼碼都談不上隨機 ， 其碼長更不能做得太大 ， 否則根本沒法譯出來 。 ? 也可將編碼 、 信道 、 譯碼整體看成一個廣義的信道 。 這個廣義信道輸出還存在錯誤 。 因此 ， 對它還可作進一步的糾錯編譯碼 。 ? 對于有多次編碼的系統(tǒng) ， 對各級編碼 ， 看成一個整體編碼 ， 就是級聯(lián)碼 。 ? 級聯(lián)碼的最初想法是為了進一步降低殘余誤碼率 （ 改善漸近性能 ） ， 但事實上它同樣可以提高較低信噪比下的性能 。 ? 這是由較好的短碼進一步構(gòu)造性能更好的長碼 （ 近隨機碼 ） 的一種途徑 ， 即編碼的組合 ， 利用短碼構(gòu)造一個低復雜度的長碼 。 回顧：級聯(lián)碼（ ) 41 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 串行級聯(lián)碼 （ ） ? 當由兩個編碼串聯(lián)起來構(gòu)成一個級聯(lián)碼時 ? 位于廣義信道里面的編碼稱為內(nèi)碼 ? 以廣義信道為信道的編碼稱為外碼 ? 由于內(nèi)碼譯碼結(jié)果不可避免地會產(chǎn)生突發(fā)錯誤 。 因此內(nèi)外碼之間一般都要有一層交織器 ， 稱為外碼交織；而內(nèi)碼與傳輸信道之間的交織器 ， 稱為內(nèi)碼交織器 。 ? 串行級聯(lián)碼 ? 第一個編碼器編一個碼字 ， 然后第一個的輸出作為第二個的輸入 。 ? R = R1 R2 = (k11) (k2 2 )。 ? 通常 k2 = n1， 因此 ， 總的碼率 k12。 ?例如 ， 串行級聯(lián) + 卷積碼成為普遍使用的標準模式 。 回顧：級聯(lián)碼（ ) Encoder 1 Encoder 2 Outer code Inner code 外碼交織器 內(nèi)碼交織器 42 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 級聯(lián)碼的特點 ? 需要指出的是級聯(lián)雖然大大地提高了糾錯能力 ， 但這個能力提高量中的大部分是來源于編碼效率的降低 。 如果從 0 的角度看 ， 級聯(lián)的好處并不太大 ， 但有一個好處是顯然的 ，即在信道質(zhì)量稍好時 （ 信噪比較大時 ） ， 誤碼可以做到非常低 ， 即漸近性能很好 。 ? 然而在信道質(zhì)量較差時 ， 新增加的一層編譯碼反而可能會使誤碼越糾越多 。 因此級聯(lián)存在著明顯的門限效應 。 因此會出現(xiàn)差錯的進一步擴展 ， 會出現(xiàn)多級還不如一級的情況 ，也就是說級聯(lián)碼的門限效應比簡單的編碼要明顯 。 ? 常見的串行級聯(lián)方式 ? 卷積碼為內(nèi)碼 ， 碼為外碼 ， 即 （ ＋卷積碼 ） 。 這主要是為了充分利用卷積碼可以進行最優(yōu)的維特比譯碼 ， 而且可以用軟判決譯碼 。 而 碼又有較好的糾突發(fā)錯誤能力 。 ? 內(nèi)碼和外碼均采用卷積碼 ， 特別是當內(nèi)碼譯碼可以輸出軟信息時 ， 更為有效 。 回顧：級聯(lián)碼（ ) 43 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 回顧：串行級聯(lián)碼 6 1512 載波 6 6048 載波 外 碼 (204,188) 交織器 交織器 內(nèi) 碼 FEC (2/3卷積 ) 調(diào)制 映 射 188 204 204 306 2448 16 64 44 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 采用了平方根升余弦濾波器 ()， 滾降系數(shù) α為 。 ? 基帶 濾波器具有如下定義的理論函數(shù)： 121 f or | | ( 1 )0 ( ) for ( 1 ) | | ( 1 ) f or | | ( 1 ||11si n2 2 2NNNNffffNH f f f fNfff????????? ? ?????? ????????????1 Ny q u is t F r e q .22)sNsRfT????????????其 中 ， 是 輸出信號頻譜模板 回顧： 基帶成形濾波 45 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 基帶成形濾波后的同相分量 I 和正交分量 Q 分別乘以 (2πf0t) 和 (2πf0t)， 相加后得到正交調(diào)制信號 s(t)： 回顧： 調(diào)制信號 inphase 同相 Quadrature 正交 cccs( t ) = A( t ) c os [ w t + f ( t ) ]= A( t ) c os f ( t ) c os w t A( t ) si n f ( t ) s in w t46 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 回顧： 頻譜特性 QPSK/DQPSK GMSK (MSK) 0 120 100 80 60 40 20 0 10 B3dBTb = Normalized Frequency (ffc)Tb Power Spectral Density (dB) 47 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 回顧： 誤碼特性 (） Pb BPSK, QPSK DBPSK DQPSK 0 106 2 5 2 5 2 5 2 5 2 5 101 103 104 105 102 2 4 6 8 10 12 14 For Pb = 103 BPSK dB QPSK dB DBPSK ~8 dB DQPSK ~9 dB gb, SNR/bit, dB 48 北京郵電大學電信工程學院多媒體通信中心門愛東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 0 性能 回顧： 性能 ? 隨著發(fā)展 ， 已經(jīng)不適應要求了： ? 新的業(yè)務導致了吞吐量的增長 ? 、