卷积码的应用.docx

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1、卷积码在通信系统中的应用1.卷积码基本介绍卷积码是由伊利亚斯（Elias）发明的一种非分组码，它是一种性能优越的信道编码，其编码器和译码器结构相对简单，并且具有较强的纠错能力。卷积码表示为（n，k，L）,将k比特的信息段编成n个比特的码组，L为编码约束度，表示一个码组中的监督码元监督着L个信息段。卷积码的k和n通常很小，特别适宜于以串行形式传输信息，延时小。卷积码是一个有限记忆系统，它将信息序列切割成长度为k的一个分组。与一般分组码的不同之处在于：当某一分组进行编码时，不仅根据本时刻的分组，而且根据本时刻之前的L个分组来共同决定输出码字。卷积码通常用2

2、个参数来描述：码率（coderate）和约束长度（constraintlength）。2.卷积码在通信系统中的应用2.1.GSM和GPRS系统GSM是数字蜂窝移动通信系统的简称，它是国际上90年代广泛使用的最先进的通信系统。GPRS是在GSM的基础上产生的，它旨在满足全球移动数据市场的需求和提高GSM数据传送的速率。尽管GPRS采用了基于分组交换传输数据的高效率方式，在空中接口和外部网络间进行分组数据业务传输，并和现有的数据业务进行无缝连接，但是它在信道编码上同GSM一样，仍采用卷积码技术。在GSM/GPRS系统中还使用了凿孔（Punctured）卷积

3、码。凿孔（Punctured）卷积码的原理是由一个编码效率为1/n的编码器进行编码，然后根据要得到的码率的不同周期性地删除要输入到信道中的编码序列中的某些比特，而在译码过程中，需要在接收到的序列的适当的位置插入伪造的码元后，按照最初的编码效率进行Viterbi译码，这样就以很小的附加复杂度和极小的误码率，获得了编译码的灵活性和可变性。在GSM/GPRS系统中，采用是编码效率为1/2的凿孔（Punctured）卷积码。以（2,1,3）码为例，将编码器输出的码元序列每4个分为一组，然后将每组中的第三个码元删掉，这样就实现了编码效率从1/2到2/3的转换，获

4、得了（3,2,2）码。下图给出了实现这种方法的网格图。在译码过程中，需要在接收到的序列中每隔三个码元插入一个伪造的码元（硬判决时插入0或1均可，在4位软判决时插入0111或1000最佳），然后仍看成是由（2,1,3）码产生的码元序列进行译码。在支路度量计算时，不需要计算伪造码元的支路度量。图1（2,1,3）卷积码生成（3,2,2）码网格图在GSM/GPRS中无线信道按其功能可以分为业务信道（TCH或PDTCH）和控制信道（CCH或PCCH）。信道编译码系统总体框图如图2所示。图2GSM/GPRS编译码器框图GSM/GPRS系统中各信道基本的编译码方式如

5、图2所示，但是不同类型的信道采用不同的编译码方案。依据协议GSM05.03，GSM/GPRS系统的编码方案分别如表1、表2所示。表格1GSM编码方案表格2GPRS编码方案1.1.IS-95A系统CDMA蜂窝系统最早由美国的高通公司成功开发，并且很快由美国电信工业协会于1993年形成标准，即为IS-95标准，这也是最早的CDMA系统的空中接口标准。随着技术的不断发展，在随后几年中，该标准经过不断修改，逐渐形成了IS-96A、IS-95B等一系列标准。为了与第三代采用5MHz带宽的CDMA系统区分，将IS-95CDMA系统称为N-CDMA（窄带CDMA）系

6、统。IS-95ACDMA系统的工频段是800MHz，采用频分双工的模式，采用码片速率为1.2288M码片/s的PN码进行扩频，系统带宽为1.25MHz。IS-95A下行链路指由基站发往移动台的无线通信链路，也称作前向链路。IS-95系统下行链路最多可以有64个同时传输的信道，它们是在PN序列上再采用正交的Walsh码进行区分的信道，采用同一个射频载波发射。而来自不同基站的下行链路信号则是通过PN短码的不同相位偏置来区分。IS-95系统下行链路各个信道的处理过程如下图所示，图中详细给出了各个信道的产生过程以及主要的处理参数。图3IS-95下行链路信道处理

7、IS-95系统上行链路指由移动台发往基站的无线通信链路，也称作反向链路，上行链路的码分物理信道是由长度为242-1的PN长码构成的，使用长码的不同相位偏置来区分不同的用户。上行链路的逻辑信道包括：接入信道和上行业务信道。每个移动台或者使用接入信道，或者使用业务信道，但是不能同时发送两个信道。上行链路没有导频信道，因此，基站接收上行链路信号时，只能使用非相干解调。在上行链路上，长码PNA和PNT分别为接入信道和上行业务信道提供码分物理信道。最多可设置的接入信道数n=32，对应的物理信道为PNA1至PNAN；最多可设置的上行业务道数m=64，对应的物理信道

8、为PNT1至PNTm。IS-95系统上行链路的接入信道和业务信道的处理过程如下图所示，图中详细