卷积编码和维特比译码的研究及其tmscx上的实现

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1、卷积编码和维特比译码的研究及其在TMS320c54x上的实现绪论第一章绪论1.1研究背景卷积编码和维特比译码是现代通信中普遍应用的技术，由于在现代通信中,大量应用DSP及FPGA等大规模、高速率、可编程芯片,给采用卷积编码和维特比译码带来了实现的可能,卷积编码和维特比译码的方法可以获得比其他编译码额外的编码增益,其应用会更普遍家知道，在实际信道传输数字信号过程中，由于信道传输特性不理想会导致信号波形失真，接收端会不可避免地产生错误判决而产生误码。由信道乘性干扰引起的码间串扰通常可以采用均衡的技术纠正

2、。而对于由信道加性噪声产生的影响，人们研究出了许多差错控制编码技术来解决。而由P．Elias于1955年提出的卷积码就是其中一种性能很好的编码。这种编码是深度空间通信系统和无线通信系统中常用的一种差错控制编码。在编码过程中，卷积码充分利用了各码字间的相关性。在与分组码同样的码率和设备复杂性的条件下，无论从理论上还是从实践上都证明，卷积码的性能都比分组码具有优势。而且卷积码在实现最佳译码方面也较分组码容易。因此卷积码广泛应用于卫星通信，CDMA数字移动通信等通信系统，是很有前途的一种编码方式，对其性能

3、进行研究有很大的现实意义。1.2研究概述在现代通信系统中,前向纠错编码(FEC)得到了广泛的应用。其中,卷积编码是应用最广泛的一种。C.E.仙农在1948年发表在《通信的数学理论》一文中的信道编码定理指出：只要采用适当的纠错码，就可在多类信道上传输消息，其误码率pe可以任意小。可惜的是这一定理仅仅指出理论上可以达到的目标，而未能给出构造性的实现方法。自仙农的论文发表以来，人们经过持续不懈的努力已找到多种好码，可以满足许多实用要求。但在理论上，仍存在一些问题未能解决。32卷积编码和维特比译码的研究及其

4、在TMS320c54x上的实现绪论R.W.汉明于1950年首先给出可以纠正一个独立错误的线性分组码──汉明码。差不多与此同时E.戈雷给出一种可以纠正三个错误的完备码。完备码虽然十分罕见，但有较大实用意义。1954年D.E.莫勒提出一种能纠正多个错误的码；I.S.里德则立即给出它的译码方法，用的是择多判决法，这种码常称为RM码。1957年，E.普勒齐引入了循环码的概念。1959～1960年出现了BCH码,引进有限域的概念，解决了循环码的构造和性能估计等基本问题。后来成为线性分组码中最重要的一类码。它能

5、纠正多个错误，且在实用范围内接近信道编码定理所指出的误码率值。但当n增大时，其误码率不能呈指数下降。BCH码的译码问题是W.W.彼得森解决的;钱天闻则提供了一种系统地搜索根的方法。1967年，E.R.伯利坎普提出一种迭代算法，大大简化了译码，使纠错码趋于实用。1970年戈帕提出一种线性分组码的构造方法，原则上它可以达到吉尔伯特限，实现了理论上预期的目标。但至今仍未解决如何具体构造这种码的问题。卷积码最早由P.伊莱亚斯于1955年提出。它的纠错能力较强，设备复杂程度与分组码大体相当。首先获得成功的译码

6、方法是序列译码。1967年A.J.维特比提出的译码算法，能较好地按最大似然准则译码，且在许多领域中均可应用。卷积码是深度空间通信系统和无线通信系统中常用的一种差错控制编码。在编码过程中,卷积码充分利用了各码字间的相关性。在与分组码同样的码率和设备复杂性的条件下,无论从理论上还是从实践上都证明,卷积码的性能都比分组码具有优势。在卷积码译码过程中，不仅从此时刻收到的码组中提取译码信息，而且还要利用以前或以后各时刻收到的码组中提取有关信息。而且卷积码的纠错能力随约束长度的增加而增强，差错率则随着约束长度增

7、加而呈指数下降。卷积码(n,k,m)主要用来纠随机错误，它的码元与前后码元有一定的约束关系而且卷积码在实现最佳译码方面也较分组码容易。因此卷积码广泛应用于卫星通信，CDMA数字移动通信等通信系统，是很有前途的一种编码方式。对其进行研究有很大的现实意义。1.3研究内容随着差错控制编码理论的完善和数字电路技术的发展，信道编码已经成功地应用于各种通信系统中。其基本做法是：在发送端将被传输的信息序列上附加一些监督码元，这些多余的码元与信息序列之间以某种确定的规则相互约束；接收端按照既定的规则检验信息码元与监

8、督码元之间的关系，一旦传输过程中发生错误，则信息码元与监督码元之间的关系将受到破坏，从而发现错误，甚至纠正错误。按照信息码元和监督码元之间的约束方式，可以分为分组码和卷积码。在GSM和IS-95中主要采用了卷积码，在第三代移动通信中，话音信号也主要采用了卷积编码。卷积码的译码方法有许多种，其中最重要的就是Vertibi算法。为此，本文讨论用TMS320c54x的DSP实现卷积编码与维特比译码器的方法，并在最后用Matlab对这一过程进行仿真说明。32卷积编码和维特比译