基于SystemView的差错控制技术研究(10)

图4.15 BER/SNR曲线

4.4 交织码

前面介绍的各种编码基本上是用来纠正随机错误的，对于实际通信中常常出现的突发错误的纠正能力很低，纠正突发错误可以使用交织码。

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在二维监督码中，将信息码元排成方阵，然后对行和列进行校验，可以达到检测突发错误的目的。同样的方式也可以用做构造纠正错误的编码，这种编码就是交织码。交织码的基本思路是：将I个能纠正t个错误的分组码排成一个I×n的方阵，然后将信息按列传送，在接收端在将信息转换回来。

使用交织码提高了系统抗突发错误的能力，并没有增加监督吗元，从而也就不会降低系统的编码效率，是一种十分理想的编码方式。理论上随着I的增大，交织编码抗突发错误的能力就会明显增大，但是这样会要求编码译码的存储区加大，会增加系统的复杂程度，另外也会增加系统的传输延迟。

一个实际的交织编码解码SystemView仿真模型如图4.16所示。

图4.16 交织编码解码SystemView仿真模型

图中，用PN码发生器模拟的信号源产生的信号经过图符1进行重新抽样后送进BCH编码器图符2进行分组纠错码编码，然后送交织器图符13进行交织后通过由加法器11和高斯噪声图符12模拟的有扰信道。在接收端信号被重新抽样后首先由图符14进行解交织，然后由图符10进行电平转换，转换成BCH解码器图符6完成BCH解码。

图4.17为信号源产生的二进制信号波形，图4.18为二进制信号源经过BCH编码和15×15交织后的波形，图4.19是接收端解码后的波形。

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图4.17 信号源产生的二进制信号波形

图4.18 二进制信号源经过BCH编码和15×15交织后的波形

图4.19 接收端解码后的波形

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4.5 卷积码

分组码是把k个信息比特变成n个比特的码组，每个码组中的校验位只与本码组的信息位有关，与其他码组的信息位无关。为了达到一定的纠错能力和编码效率，其码组一般比较长，编译码时必须把整个信息都存储起来，由此产生的延时随n的增加而增加，这就给整个系统带来了较大的延时。

卷积码是另一类编码，它也是把k比特的信息编成n比特的码组，但是k和n通常都很小，这样延迟就小，适于以串行的方式传输信息，特别适合传输实时性要求比较高的信息。

与分组码不同的是，卷积码变成的n个码元不但与本码组的k个信息码元有关，而且与前面的（N-1）段信息有关，编码过程中相互关联的码元有N.n个。卷积码的纠错能力同样是随着N的增大而增大，其差错率随N的增大而指数的下降。在编码器复杂程度相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。另一点不同的是，分组码有严格的代数结构，但是卷积码至今没有严格的数学手段把纠错性能和码结构有机的联系起来，目前大多采用计算机搜索好用的码组。 4.5.1 卷积码简介

卷积码编码器包括一个有N段端输入移位寄存器、每段k级，共N.k位寄存器；一组模2和加法器；一个由n级组成的输出移位寄存器。每段k比特输入信息对应的输出n比特信息。

整个编码过程可以堪称输入信息序列与移位寄存器和模2和连接方式所决定的另一个序列的卷积，所以称这种编码为卷积编码。通常把卷积码记为（n，k，N），其编码效率为k/n

描述卷积码的方法有很多种，总的来说包括图解表示和解析表示。其中图解表示包括树图、状态图、网络图等；解析表示包括矩阵表示，生成多项式表示等。 4.5.2 卷积码编译码的仿真

卷积码的译码方式主要有两类：代数法和概率法。代数法根据卷积码本身的特性进行译码，译码时不考虑信道的统计特性。而概率法在译码的时候要考虑信道的统计特性来进行译码，每类译码方法有很多种。

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SystemView直接提供了卷积码的编译码图符，方便用户应用。一个完整的卷积码仿真模型如图4.20所示。

图4.20 完整的卷积码仿真模型

在该系统中，图符11接收的为硬判决的BER值，图符14为软判决的BER值。图符4，图符5，图符1用于模拟信道噪声，其中图符16增益图符为全局变量，用于模拟信道噪声的变化，定义其增益参数为“-cl”。图符7对输入的信号在译码前进行匹配积分，使译码能够具有更好的抗噪声性能。图符17用于当系统BER值大于指定的门限是自动进入下一个循环。

为了能够准确得到校准的BER结果数据，该系统的采样点数较多，其中一次硬判决和软判决在各次结束时的BER数据如图4.21和图4.22所示。

图4.21 硬判决结束时的BER

图4.22 软判决结束时的BER

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