4.1 抗干擾編碼

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1、第4章抗干擾二元編碼原理與方法信源編碼目的:壓縮冗余,提高有效性。信道編碼目的:提高傳輸可靠性,通過增加冗余來實(shí)現(xiàn),方法是糾錯(cuò)編碼。信道編碼l在理論上,Shannon第二編碼定理已指出,只要當(dāng)實(shí)際傳信率R

2、信道。差錯(cuò)獨(dú)立隨機(jī)出現(xiàn);●突發(fā)差錯(cuò)信道:差錯(cuò)是成片,成串出現(xiàn)的,衰落信道、碼間干擾、脈沖干擾信道屬于這類;●混合差錯(cuò)信道:差錯(cuò)既有隨機(jī)獨(dú)立的,也有成片,成串出現(xiàn)的,實(shí)際的移動(dòng)信道屬于此類;4.1抗干擾編碼4.1.1編碼與糾錯(cuò)信宿收到禁用碼字時(shí),才能斷定出錯(cuò)。例4.1.1最小碼距與檢糾錯(cuò)能力:碼距:兩個(gè)碼字之間相異碼元的數(shù)目。碼重:碼組中非零碼元的個(gè)數(shù)。如001,碼重為1;011,碼重為2。對于如圖所示的3位二進(jìn)制碼,如果8個(gè)碼組可用,(000,001,010,011,100,101,110,111),各點(diǎn)之間最小相差1個(gè)邊長,最小碼距為1。???如果只有4個(gè)

3、碼組可用,選(010,111,100,001)或(110,011,000,101),各點(diǎn)之間相差2個(gè)邊長,最小碼距為2。???如果只有2個(gè)碼組可用,分別選(111,000)(100,011)(110,001)(101,010),各點(diǎn)之間相差3個(gè)邊長,最小碼距為3。最小碼距dmin又叫漢明距離:碼字集中,碼距最小的一個(gè)稱為dmin。最小碼距與檢糾錯(cuò)能力之間的關(guān)系:(1)在一個(gè)碼組內(nèi)檢測個(gè)e誤碼,要求最小碼距????????????????????????dmin>=e+1(2)在一個(gè)碼組內(nèi)糾正個(gè)t誤碼,要求最小碼距?????????????????????dm

4、in>=2t+1(3)在一個(gè)碼組內(nèi)糾正t個(gè)誤碼,同時(shí)檢測e個(gè)(e>=t)誤碼(當(dāng)誤碼數(shù)大于t時(shí)就不能糾錯(cuò),只能檢測e個(gè)誤碼),要求最小碼距?????????????????????dmin>=t+e+1例4.1.24.1.2抗干擾編碼增強(qiáng)檢糾錯(cuò)能力,應(yīng)當(dāng)加大dmin,方法是在原信息碼元后面加上監(jiān)督碼元,從而碼字變長,碼距加大,抗干擾能力提高。監(jiān)督碼元由一定算法得出,與原碼元滿足一定代數(shù)關(guān)系,故稱代數(shù)編碼,包括:分組碼和卷積碼。分組碼中,碼元序列每n位分成一組,其中k個(gè)是信息碼元,r=n-k個(gè)是監(jiān)督碼元,監(jiān)督碼元僅與本組的信息碼元有關(guān)。卷積碼中,編碼后序列也編

5、為分組,但監(jiān)督碼元不僅與本組信息碼元有關(guān),還與前面碼組的信息碼元有關(guān)。分組碼輸入k個(gè)碼元,加上r個(gè)監(jiān)督碼元,構(gòu)成n=k+r個(gè)編碼碼元,此過程叫分組編碼,記為(n,k)碼。編碼網(wǎng)絡(luò)中不含寄存器,無記憶效應(yīng),輸出僅與當(dāng)時(shí)的輸入有關(guān),與以前的輸入無關(guān)。編碼效率:η=k/(k+r)=k/n系統(tǒng)碼:k位在前,所有的r位接在k位之后,稱為系統(tǒng)碼,否則為非系統(tǒng)碼。線性分組碼線性分組碼中的線性是指編碼規(guī)律即碼元之間的約束關(guān)系是線性的,而分組則是對編碼方法而言,即編碼是將每k個(gè)信息為分為一組進(jìn)行獨(dú)立處理——編碼,編成長度為n位(n>k)的二進(jìn)制碼組。線性分組碼是分組碼中最重要

6、最有實(shí)用價(jià)值的一個(gè)子類,下面將從具體例子入手,闡明它的一些基本概念。例:以(7,3)二元線性分組碼為例,其中:,,,這是輸入編碼器的信息為分成三個(gè)一組,即,它可按下列線性方程組編碼:信息位監(jiān)督(校驗(yàn))位寫成矩陣形式稱G為生成矩陣,若即能分解為單位方陣為子陣,且的位置可任意,則稱為系統(tǒng)碼(或組織碼)若將上述監(jiān)督線性方程組改寫為:即在改變?yōu)榫仃囆问?即H·CT=OT(P┆I)·CT=OT稱H為監(jiān)督(校驗(yàn))矩陣,若H=(P┆I),即能分解為單位方陣為子陣,且I的位置可任意,則稱C為系統(tǒng)(組織)碼。生成矩陣G一般用于發(fā)端編碼,而監(jiān)督矩陣H則一般用于接收端的譯碼。由于

7、生成矩陣G中的每一行及其線性組合都是線性(n,k)碼的碼組(字),因此有:H·GT=OT或G·HT=O它說明矩陣G與H互為零化空間。由線性空間理論,一個(gè)n維的線性空間Vn可以分解為一對互為對偶的正交子空間Vk與Vn-k。即:結(jié)合上面的例子;n=7,則有顯然有:(7,3)碼的生成矩陣G3就是(7,4)碼監(jiān)督矩陣H’3,(7,3)碼的監(jiān)督矩陣H4就是(7,4)碼的生成矩陣G4’采用系統(tǒng)(組織)碼來描述生成矩陣G與監(jiān)督矩陣H,僅是其中的一種。在很多情況下是采用非系統(tǒng)碼的描述方式,那么兩者之間有沒有什么實(shí)質(zhì)上的差別?由線性代數(shù)理論,任何一個(gè)非系統(tǒng)的生成矩陣G均可以通

8、過矩陣的初等變換得到相應(yīng)的系統(tǒng)碼的生成矩陣G。因此,

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