話音：

誤碼率：?。時(shí)延與實(shí)時(shí)性:?。分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：

誤碼率：?。時(shí)延與實(shí)時(shí)性:?。第7章信道編碼信道編碼

是為了保證通信系統(tǒng)的傳輸可靠性，克服信道中的噪聲和干擾，專門設(shè)計(jì)的一類抗干擾技術(shù)和方法。

它根據(jù)一定的(監(jiān)督)規(guī)律在待發(fā)送的信息碼元中(人為的)加入一些必要的(監(jiān)督)碼元，在接收端利用這些監(jiān)督碼元與信息碼元之間的(監(jiān)督)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)和糾正差錯(cuò)，以提高信息碼元傳輸?shù)目煽啃?。信息碼元：待發(fā)送的碼元；監(jiān)督(或校驗(yàn))碼元：人為加入多余碼元為監(jiān)督(或校驗(yàn))碼元。信道編碼的目的，試圖以最少的監(jiān)督碼元為代價(jià)，以換取最大程度的可靠性提高。7.1.2.信道編碼的分類僅具有發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)功能的檢錯(cuò)碼：比如循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC碼、自動(dòng)請(qǐng)求重傳ARQ等。具有自動(dòng)糾正差錯(cuò)功能的糾錯(cuò)碼：比如循環(huán)碼中BCH碼、RS碼以及卷積碼、級(jí)聯(lián)碼、Turbo碼等。既能檢錯(cuò)又能糾錯(cuò)的信道編碼：最典型的是混合ARQ，又稱為HARQ。7.2線性分組碼表示:(n,k)。輸出編碼器的碼組長(zhǎng)度為n，輸入編碼器的信息位長(zhǎng)度k。速率或效率？示例

最簡(jiǎn)單的(7,3)碼線性分組碼。這種碼信息碼元以每3位一組進(jìn)行編碼，即輸入編碼器的信息位長(zhǎng)度k＝3完成編碼后輸出編碼器的碼組長(zhǎng)度為n＝7，顯然監(jiān)督位長(zhǎng)度n－k＝7－3＝4位，編碼效率η=k/n=3/7。7.2.2循環(huán)碼BCH碼是一類最重要的循環(huán)碼，它能在一個(gè)信息碼元分組中糾正多個(gè)獨(dú)立的隨機(jī)差錯(cuò),它具有糾錯(cuò)能力強(qiáng)，構(gòu)造方便，編譯碼較易實(shí)現(xiàn)一系列優(yōu)點(diǎn)。RS(Reed-Soloman)碼，它是一種特殊的非二進(jìn)制BCH碼。循環(huán)冗余監(jiān)督CRC(CyclicRedundancyCheck)碼就是常用的檢錯(cuò)碼。7.3卷積碼卷積碼一般可記為(n，k，m)碼。其中k表示編碼器輸入端信息數(shù)據(jù)位，n表示編碼器輸出端碼元數(shù)，而m表示編碼器中寄存器的節(jié)數(shù)。示例：(2,1,2)卷積碼編碼器其中k＝1，n＝2，m＝2，它可以分別采用離散卷積，生成矩陣和碼多項(xiàng)式三種等效的方法描述一般分析：若輸入數(shù)據(jù)序列為這里經(jīng)串并變換后，輸入編碼器為一路，經(jīng)編碼后輸出為兩路碼組，它們分別為:卷積碼的離散卷積表達(dá)式為，若輸入數(shù)據(jù)序列為：則有：效率或碼速=？7.6交織編碼作用:改造信道，其實(shí)現(xiàn)方式很多，有塊交織，幀交織，隨機(jī)交織，混合交織等等。分組(塊)交織器實(shí)現(xiàn)框圖交織，去交織由如下幾步構(gòu)成：(1)若輸入數(shù)據(jù)(塊)U經(jīng)信道編碼后為：***交織器輸出后并送入突發(fā)信道的信號(hào)為，原因=？(2)發(fā)端交織器存儲(chǔ)器為一個(gè)行列交織矩陣存儲(chǔ)器A1，它按列寫入、按行讀出：(3)因此：交織器輸出后并送入突發(fā)信道的信號(hào)為，分析

假設(shè)在突發(fā)信道中受到兩個(gè)突發(fā)干擾，第一個(gè)突發(fā)影響5位即產(chǎn)生于x1至x21；第二個(gè)突發(fā)影響4位，即產(chǎn)生于x13至x4。則突發(fā)信道的輸出端的輸出信號(hào)可表示為：接收端處理過(guò)程將受突發(fā)干擾的信號(hào)送入去交織器，去交織器也是一個(gè)行列交織矩陣的存貯器A2，它是按行寫入，按列讀出(正好與交織矩陣規(guī)律相反)經(jīng)去交織存貯器去交織以后的輸出信號(hào)為X4，則X4為：結(jié)果觀察：

經(jīng)過(guò)交織矩陣和去交織矩陣變換后，原來(lái)信道中的突發(fā)性連錯(cuò)，即兩個(gè)突發(fā)（一個(gè)連錯(cuò)5位，一個(gè)連錯(cuò)4位）卻變成了輸出中的隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)。結(jié)論=？

a.一個(gè)實(shí)際上的突發(fā)信道，經(jīng)過(guò)發(fā)送端交織器和接收端去交織器的信息處理后，就完全等效成一個(gè)隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)信道。b.信道交織編碼實(shí)際上是一類信道改造技術(shù)，它將一個(gè)突發(fā)信道改造成一個(gè)隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)信道。它本身并不具備信道編碼檢、糾錯(cuò)功能，僅起到信號(hào)預(yù)處理的作用。一般分析若分組(塊)長(zhǎng)度為：L=M×N，即由M列N行的矩陣構(gòu)成。則：

交織矩陣存貯器是按列寫入、行讀出，而去交織矩陣存貯器則是按相反的順序按行寫入、列讀出。特點(diǎn)（性質(zhì)）任何一個(gè)長(zhǎng)度l≤M的突發(fā)錯(cuò)誤，經(jīng)交織以后，可以至少被N－1位隔開成為單個(gè)隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)。任何長(zhǎng)度l＞M的突發(fā)差錯(cuò)，經(jīng)過(guò)去交織以后，可以將較長(zhǎng)的突發(fā)差錯(cuò)變換成較短的，即其長(zhǎng)度為l1=[l/M]的短突發(fā)差錯(cuò)。完成上述交織和去交織變換，在不計(jì)信道時(shí)延的條件下，將會(huì)產(chǎn)生兩倍交織矩陣存貯器容量MN即2MN個(gè)符號(hào)的時(shí)延。其中發(fā)送端和接收端個(gè)占一半，即MN個(gè)符號(hào)的時(shí)延。在很特殊的情況下，周期為M的k個(gè)隨機(jī)獨(dú)立單個(gè)差錯(cuò)，經(jīng)過(guò)上述的交織去交織器以后，也有可能產(chǎn)生一定長(zhǎng)度的突發(fā)差錯(cuò)。

應(yīng)用及改進(jìn)應(yīng)用：

附加處理時(shí)延對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，特別是話音業(yè)務(wù)將帶來(lái)很不利的影

響。應(yīng)對(duì)方法：對(duì)于話音等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)應(yīng)用交織編碼時(shí)，交織器的容量（尺寸）不能取太大。改進(jìn)：針對(duì)兩個(gè)主要缺點(diǎn)（交織器的改進(jìn)主要是針對(duì)處理附加時(shí)延大，由于采用某種固定形式的交織方式就有可能產(chǎn)生很特殊的相反效果，即存在能將一些隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)交織為突發(fā)差錯(cuò)的可能性）?？刹捎茫翰捎镁矸e交織器和偽隨機(jī)交織器等。

7.9GSM系統(tǒng)的信道編碼GSM系統(tǒng)中，移動(dòng)信道按其功能可以劃分為兩大類型：業(yè)務(wù)信道TCH和控制信道CCH，前者用于傳送話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，后者則用于傳送信令和同步等輔助信息。GSM的信道編碼方案GSM中不同類型信道，采用不同類型的信道編碼方案GSM中典型信道編、譯碼方案的原理性方框圖如下：外編碼：用分組碼進(jìn)行；內(nèi)編碼：用卷積碼進(jìn)行；采用重排和交織技術(shù)，以改造突發(fā)信道。7.9.2全速率話音信道TCH/FS的信道編碼話音編碼是逐幀進(jìn)行的，全速率話音為13Kbps，一個(gè)話音幀20ms，因此一話音幀中含有20ms×13000bps＝260bit。若一幀中數(shù)據(jù)序列可以表示為：注：一級(jí)比特：其中前182比特(0～181)。二級(jí)比特：180比特以后的78比特。7.9.2全速率話音信道TCH/FS的信道編碼對(duì)260bit話音幀中前50bit，稱為一級(jí)比特A類進(jìn)行(53,50,3)截短循環(huán)碼編碼，其生成多項(xiàng)式為：

g(x)=1+x+x3并由它求得3位奇偶校驗(yàn)比特：p(0)、p(1)和p(2)輸出的碼多項(xiàng)式為1.外編碼(分組循環(huán)碼)對(duì)260bit話音幀中前182bit另加3bit校驗(yàn)位、4比特尾比特，共計(jì)189bit進(jìn)行(2,1,4)卷積編碼，其卷積碼的生成多項(xiàng)式為：2.內(nèi)編碼(卷積碼)效果評(píng)價(jià)：卷積碼編碼器輸入為189bit＝50＋3＋132＋4經(jīng)上述(2,1,4)卷積編碼后，輸出為2×189bit＝378bit再加上二級(jí)比特78bit，共計(jì)為378＋78＝456bit這時(shí)20ms話音幀由260bit增至456bit碼速率也由13Kbps增加至456bit/20ms=22.8Kbps注：(n，k，m)碼。其中k表示編碼器輸入端信息數(shù)據(jù)位，n表示編碼器輸出端碼元數(shù)，而m表示編碼器中寄存器的節(jié)數(shù)（a)將每個(gè)話音幀456bit分成8個(gè)子塊，每個(gè)子塊57bit；（b)按照下列重排公式進(jìn)行重排：3.重排與交織其中，x＝0,1,2,…,7表示子塊數(shù)的序號(hào)，y＝0,1,2,…,57，表示每個(gè)子塊中的比特序號(hào)。重排后，進(jìn)行TDMA幀(114bit)交織。(a)將每個(gè)20ms話音幀分為8個(gè)子塊，每個(gè)子塊57bit;(b)前一個(gè)話音幀的后4個(gè)子塊與當(dāng)前話音幀中前4