移动通信原理第次课-线路编码和信道编码ppt课件
合集下载
信道编码的概念PPT课件
o 有些实际信道既有独立随机差错,也有突发性成串差错, 我们称它为混合信道。
o 从信道编码的构造方法看,信道编码的基本思路是根据一
定的规律在待发送的信息码中加入一些人为多余的码元,
以保证传输过程可靠性。信道编码的任务就是构造出以最
小多余度代价换取最大抗干扰性能的“好码”。
2021/6/4
3
信道编码通信系统的主要技术指标
根据监督元与信息元之间关系可分为:线性码 和非线性码
根据码的功能可分为:检错码和纠错码
2021/6/4
8
恒比码
非线性码
分组码
检 纠 错 码
线性码
群计数码 非循环码 循环码
奇偶校验码 汉明码 BCH码
信 道 编
卷积码
非系统卷积码
RS码
正交码
码
系统卷积码
W-A码
正
m序列
交 编
岩垂码
码
L序列
扩散码
信道编码的基本思想
2
o 信道编码的目的是为了改善数字通信系统的传输质量。由 于实际信道存在噪声和干扰,使得发送的码字与经信道传
输后所接收的码字之间存在差异,这种差异称为差错。信 道噪声、干扰越大,码字产生差错的概率也就越大。
o 在有记忆信道中,噪声、干扰的影响往往是前后相关的, 错误是成串出现的,在编码中称这类信道为突发差错信道 。实际的衰落信道、码间干扰信道均属于这类信道。
率p(R/C)。
n1
无记忆二进制信道:对任意的n都有 p(R/C) p(Ri /Ci)
则称为无记忆二进制信道。
i0
无记忆二进制对称信道/BSC/硬判决信道:无记忆二进制 信进道制的对转称移信概道率(见又下满页足)。p(0/1)=p(1/0)=pb,称为无记忆二
o 从信道编码的构造方法看,信道编码的基本思路是根据一
定的规律在待发送的信息码中加入一些人为多余的码元,
以保证传输过程可靠性。信道编码的任务就是构造出以最
小多余度代价换取最大抗干扰性能的“好码”。
2021/6/4
3
信道编码通信系统的主要技术指标
根据监督元与信息元之间关系可分为:线性码 和非线性码
根据码的功能可分为:检错码和纠错码
2021/6/4
8
恒比码
非线性码
分组码
检 纠 错 码
线性码
群计数码 非循环码 循环码
奇偶校验码 汉明码 BCH码
信 道 编
卷积码
非系统卷积码
RS码
正交码
码
系统卷积码
W-A码
正
m序列
交 编
岩垂码
码
L序列
扩散码
信道编码的基本思想
2
o 信道编码的目的是为了改善数字通信系统的传输质量。由 于实际信道存在噪声和干扰,使得发送的码字与经信道传
输后所接收的码字之间存在差异,这种差异称为差错。信 道噪声、干扰越大,码字产生差错的概率也就越大。
o 在有记忆信道中,噪声、干扰的影响往往是前后相关的, 错误是成串出现的,在编码中称这类信道为突发差错信道 。实际的衰落信道、码间干扰信道均属于这类信道。
率p(R/C)。
n1
无记忆二进制信道:对任意的n都有 p(R/C) p(Ri /Ci)
则称为无记忆二进制信道。
i0
无记忆二进制对称信道/BSC/硬判决信道:无记忆二进制 信进道制的对转称移信概道率(见又下满页足)。p(0/1)=p(1/0)=pb,称为无记忆二
通信原理精品第10章 信道编码幻灯片PPT
设发送端发送A和B两个消息,要表示A、B两种消息只需 要一位编码,即用“1”表示A,用“0”表示B。这种编码无冗余 度,效率最高,但同时它也无抗干扰能力。若在传输过程中发 生误码,即“1”错成“0”或“0”错成“1”,收端无法判断收到 的码元是否发生错误,因为“1”和“0”都是发送端可能发送的 码元,所以这种编码方法无纠、检错能力。
第10章 信道编码
若增加一位监督码元,增加的监督码元与信息码元相同, 即用“11”表示消息A,用“00”表示信息B。如传输过程中发 生1位错误,则“11”、“00”变成“10”或“01”。此时接收端 能发现这种错误,因为发送端不可能发送“01”或“10”。但 它不能纠错,因为“11”和“00”出现1位错误时都可变成“10” 或“01”。所以,当接收端收到“10”或“01”时,它无法确定 发送端发送的是“11”还是“00”。
第10章 信道编码
两个等长码字之间对应码元不同的数目称为这两个码字的 汉明距离,简称为码距,通常用d表示。如码字“11011”和 “00101”之间有四个对应码元不同,故码距d=4。由于两个码 字模2相加,对应码元不同的位必为1,对应码元相同的位必为 0,所以两个码字模2相加得到的新码组的重量就是这两个码字 之间的距离。如: 1101100101=11110,11110的码重为4,与上 述所得到的码距相同。
为
d0≥t+e+1
(10-2-4)
第10章 信道编码
下面举例说明给定码距时,如何根据式(10-2-2)、(10-2-3) 及(10-2-4)来确定码的纠、检错能力。仍以发送端发送A、B两 种消息为例,信源编码用“1”表示消息A,用“0”表示消息 B。信道编码器每收到一个“1”,输出一个码字“1111”; 每收到一个“0”,输出一个码字“0000”。显然,每个码字 中一个码元是信息,另三个码元是监督元,这个码共有两个码 字,这两个码字间的距离就是码的最小距离,所以这个码的最 小码距d0=4。
第10章 信道编码
若增加一位监督码元,增加的监督码元与信息码元相同, 即用“11”表示消息A,用“00”表示信息B。如传输过程中发 生1位错误,则“11”、“00”变成“10”或“01”。此时接收端 能发现这种错误,因为发送端不可能发送“01”或“10”。但 它不能纠错,因为“11”和“00”出现1位错误时都可变成“10” 或“01”。所以,当接收端收到“10”或“01”时,它无法确定 发送端发送的是“11”还是“00”。
第10章 信道编码
两个等长码字之间对应码元不同的数目称为这两个码字的 汉明距离,简称为码距,通常用d表示。如码字“11011”和 “00101”之间有四个对应码元不同,故码距d=4。由于两个码 字模2相加,对应码元不同的位必为1,对应码元相同的位必为 0,所以两个码字模2相加得到的新码组的重量就是这两个码字 之间的距离。如: 1101100101=11110,11110的码重为4,与上 述所得到的码距相同。
为
d0≥t+e+1
(10-2-4)
第10章 信道编码
下面举例说明给定码距时,如何根据式(10-2-2)、(10-2-3) 及(10-2-4)来确定码的纠、检错能力。仍以发送端发送A、B两 种消息为例,信源编码用“1”表示消息A,用“0”表示消息 B。信道编码器每收到一个“1”,输出一个码字“1111”; 每收到一个“0”,输出一个码字“0000”。显然,每个码字 中一个码元是信息,另三个码元是监督元,这个码共有两个码 字,这两个码字间的距离就是码的最小距离,所以这个码的最 小码距d0=4。
6信道编码1-PPT课件
• 若 Pe 0 ,就必然存在一批码集 Pe ({c}m ) 0 即差错概率趋于零的好码一定存在 。
2019/3/9
Chapter 6 信道编码
4
6.1.3随机编码
• 码集点数M=qK占N维矢量空间总点数qN的比例是 F =qK / qN = q-(N-K) • 当K和N的差值拉大即冗余的空间点数增加时,平均而言 码字的分布将变得稀疏,码字间的平均距离将变大,平 均差错概率将变小。 • 当F0 即(N-K)时,能否让平均差错概率 Pe 0 ?
6.1.3随机编码
• 最典型的方法是计算统计平均,因为是平均,总有一部分
码的性能优于平均值而另一部分劣于平均值。因此只要求 出统计平均,就可断言必然存在着一些优秀的编码,其性 能优于平均值。 • 用这种方法不能得知最优码是如何具体编出来的,却能得 知最优码可以好到什么程度,并进而推导出有扰离散信道 的编码定理,对指导编码技术具有特别重要的理论价值。
2019/3/9 Chapter 6 信道编码 10
R 0
R1 < R2 C1 < C2
增大E(R)的途径
减小差错概率的措施
• 增大信道容量C (传统设计方法)
– 扩展带宽 – 加大功率 – 降低噪声
• 减小码率R (纠错编码方法的基础)
– Q、N不变而减小K – Q、K不变而增大N – N、K不变而减小Q
2019/3/9
Chapter 6 信道编码
8
6.2 纠错编译码的基本原理与分析
• 纠错编码的基本思路
• 译码方法-最优译码与最大似然译码
2019/3/9
Chapter 6 信道编码
9
6.2.1纠错编码的基本思路
Pe e
通信原理电子教案第7章 信道编码-PPT课件
2. 差错控制方式
(1)前向纠错FEC(Forward error correct) 纠错编码经过信道传输后,接收端通过译码能够自动发现并且纠正传输 中出现的错误。这种方法的特点是实时性较好,编码效率较低,对信 道的适应性较低,编译码设备较为复杂,但随着大规模集成电路技术 的发展,设备成本越来越低。
0
0 0 0 0 T 0 1 0 1 T 0 0 1 1 T 0 1 1 0 t t
t
数字信号“00”
H1 H1
s2(t)
0
s3(t) 0 s4(t) 0
数字信号“01”
数字信号“10”
T
t
数字信号“11”
(3)3比特数据的编码
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
H2 H2
(4)比特数据的编码
H k 1 H k H k1 H k 1 H k 1
误码率
P 2k 1 )erf c e (
E s n 0
2. 结构化序列 结构化序列是在信息序列中加入一些多余的码元,它们与信息码元之间 有着某种约束关系,利用这种关系就可以在接收端校验信息码元是否 出错,甚至直接纠正错误。这样的多余码元称为冗余位或者监督码元。
码字n位
信息元k位
监督元r位
( n, k )
码的简单分类如下: (1)如果监督元与信息元的函数关系是线性的,就称此码为线性码或 者线性分组码,否则是非线性码。 (2)如果监督元不但与本码字的信息元有关,还与前面若干个码字有 关,就称此码为卷积码,否则是分组码。 (3)根据码的用途,可将它们分成检错码和纠错码。检错码只能检测 错误;纠错码可以纠正错误。
0 H1 0 0 1
第信道编码定理PPT课件
收到1时译成1,那么译码错误
1
1 - pb
1
概率为0.9。
• 反之,如果规定在接收到符号0 时译成1;接收到1时译成0,则 译码错误概率为0.1。
二元对称信道
• 可见,错误概率既与信道统计特
5
第5页/共53页
无记忆二进制对称信道(BSC)
消息
码字 c
m 信源编码 ci{0,1}
二进制信道 p(r/c)
定义6.1.2 选择译码函数F( y j ) x*,使之满足条件
p x * y j p xi y j 对i
则称为最大后验概率译码准则. 最大后验概率译码准则是选择这样一种译码函数, 对于每一个输出符号y j , j 1, 2,..., m,均译成具有最大
后验概率p xi y j 的那个输入符号x *.则信道译码
的,因此要讨论选择译码规则的准则,这些准则总的
原则是使译码平均错误概率最小。
10
第10页/共53页
1、译码平均错误概率
•
若 则
译 信
码 道
规则为 输出端
接F收(y到j ) 符x号i ,i
1, 2, yj时,
, n; j 1, 2, 一定译成
x
,m i。
,
• 如果发送端发的就是xi,这就是正确译码,因此条
• 有线通信中的如调制解调器、电缆等全体;
4
• 互联网的多个路由器、第节4页点/共、53电页缆、低层协议等全体;
错误概率和译码规则
• 考虑一个二元对称信道,单符号
错误传递概率是pb=0.9,其输入 符号为等概率分布。
0
1 - pb
0
pb
• 如果规定在信道输出端接收到符
通信行业信道编码的基本原理.pptx
《通信原理课件》
9.5.3卷积码的几种译码方法
卷积码有三种主要的译码方法:序列译码、门限译码和最大似然
译码。1957年伍成克拉夫(Wozencraft)提出了一种有效的译码方 法,即序列译码。1963年梅西(Massey)提出了一种性能稍差,但比 较实用的门限译码方法。1967年维特比(Viterbi)提出了最大似然译
监督矩阵
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
二、多项式表示
《通信原理课件》
《通信原理课件》
9.5.2卷积码的图形描述
以图9-6所示的(3, 1, 2)卷积码编码器为例来说 明其工作过程。假设移位寄存器的起始状态全为零。当第 一个输入比特为“0”时,输出的子码为000;若当第一个 输入比特为“1”时,输出的子码为111。当输入第二比特 时,第一比特右移一位,此时的输出比特显然与当前输入 比特和前一输入比特有关。当输入第三比特时,第一比特 和第二比特都右移一位,此时的输出比特显然与当前输入 比特和前二位输入比特有关。当输入第四比特时,第二比 特和第三比特都右移一位,此时的输出比特与当前输入比 特和前二个输入比特有关,而这时第一比特已经不再影响 当前的输入比特了。编码器在移位过程中可能产生的各种 序列,可用树状图来描述。
9.4.4 循环码的编码和译码电路 循环码最引人注目的特点有两个:一是
由于循环码有许多固有的代数结构,从而 可以找到各种简单实用的译码方法;二是 用反馈线性移位寄存器可以很容易地实现 其编码和监督子的计算。
《通信原理课件》
一、循环码的编码电路
《通信原理课件》
图 9-4 (7,4)循环码的编码电路
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
9.5.3卷积码的几种译码方法
卷积码有三种主要的译码方法:序列译码、门限译码和最大似然
译码。1957年伍成克拉夫(Wozencraft)提出了一种有效的译码方 法,即序列译码。1963年梅西(Massey)提出了一种性能稍差,但比 较实用的门限译码方法。1967年维特比(Viterbi)提出了最大似然译
监督矩阵
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
二、多项式表示
《通信原理课件》
《通信原理课件》
9.5.2卷积码的图形描述
以图9-6所示的(3, 1, 2)卷积码编码器为例来说 明其工作过程。假设移位寄存器的起始状态全为零。当第 一个输入比特为“0”时,输出的子码为000;若当第一个 输入比特为“1”时,输出的子码为111。当输入第二比特 时,第一比特右移一位,此时的输出比特显然与当前输入 比特和前一输入比特有关。当输入第三比特时,第一比特 和第二比特都右移一位,此时的输出比特显然与当前输入 比特和前二位输入比特有关。当输入第四比特时,第二比 特和第三比特都右移一位,此时的输出比特与当前输入比 特和前二个输入比特有关,而这时第一比特已经不再影响 当前的输入比特了。编码器在移位过程中可能产生的各种 序列,可用树状图来描述。
9.4.4 循环码的编码和译码电路 循环码最引人注目的特点有两个:一是
由于循环码有许多固有的代数结构,从而 可以找到各种简单实用的译码方法;二是 用反馈线性移位寄存器可以很容易地实现 其编码和监督子的计算。
《通信原理课件》
一、循环码的编码电路
《通信原理课件》
图 9-4 (7,4)循环码的编码电路
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
移动通信系统的基本原理(ppt 320页)
优点是频谱利用灵活,上、下行使用相同的频率, 传输特性相同,有利于使用智能天线,无收发间 隔要求,支持不对称业务,设备成本低等。
缺点是小区半径小,抗快衰落和多普勒效应的能 力低于FDD,终端移动速度不能超过120km/h。
2019/9/19
20
四、频率复用技术
在移动通信系统中,频率资源有限,为提高频 谱利用率,在相隔一定距离后重新使用相同的频 率组,这种采用同頻复用和頻率分组来提高頻率 利用率方式,就是频率复用技术。
(3)具有软容量和小区呼吸功能。系统忙时只 需少许增加系统噪声就可增加通话用户,即所谓 软容量。小区呼吸功能是指负荷量动态控制。
2019/9/19
14
(4)软切换。当 移动台超越小区或扇区时,由 于工作频率相同,只是地址码序列不同,不需要 频率的切换,称之为软切换。软切换是先接后断 切换,软切换可靠性高。 (5)存在多址干扰和远近效应。CDMA的地址码 不可能完全正交,在解扩过程中必然带来用户间 的干扰;CDMA的信道也采用地址码分割,并切公 用载波,增加信道的同时干扰也增加。
主要特点 1、频谱效率高:采用了高效调制器、信道编码和
语音编码等技术,系统具有高频谱效率。 2、容量大:比TACS(模拟移动通信系统)高3-5
倍 3、话音质量好:
接收信号在门限值以上时,达到与有线传输相同 的水平而与无线传输质量无关。
2019/9/19
25
4、开放的接口: GSM系统从空中接口到网络之间以及网络中各实体 之间,提供的接口都是开放性的。
4、频率资源有限: ITU对无线频率的划分有严格 规定,要设法提高系统的频率利用率。
2019/9/19
4
二、移动通信的分类 1. 按服务对象分类: 公用移动通信和专用移动通信。 2. 按组网方式分类: 峰窝状移动通信、移动卫星通信、移动数据
缺点是小区半径小,抗快衰落和多普勒效应的能 力低于FDD,终端移动速度不能超过120km/h。
2019/9/19
20
四、频率复用技术
在移动通信系统中,频率资源有限,为提高频 谱利用率,在相隔一定距离后重新使用相同的频 率组,这种采用同頻复用和頻率分组来提高頻率 利用率方式,就是频率复用技术。
(3)具有软容量和小区呼吸功能。系统忙时只 需少许增加系统噪声就可增加通话用户,即所谓 软容量。小区呼吸功能是指负荷量动态控制。
2019/9/19
14
(4)软切换。当 移动台超越小区或扇区时,由 于工作频率相同,只是地址码序列不同,不需要 频率的切换,称之为软切换。软切换是先接后断 切换,软切换可靠性高。 (5)存在多址干扰和远近效应。CDMA的地址码 不可能完全正交,在解扩过程中必然带来用户间 的干扰;CDMA的信道也采用地址码分割,并切公 用载波,增加信道的同时干扰也增加。
主要特点 1、频谱效率高:采用了高效调制器、信道编码和
语音编码等技术,系统具有高频谱效率。 2、容量大:比TACS(模拟移动通信系统)高3-5
倍 3、话音质量好:
接收信号在门限值以上时,达到与有线传输相同 的水平而与无线传输质量无关。
2019/9/19
25
4、开放的接口: GSM系统从空中接口到网络之间以及网络中各实体 之间,提供的接口都是开放性的。
4、频率资源有限: ITU对无线频率的划分有严格 规定,要设法提高系统的频率利用率。
2019/9/19
4
二、移动通信的分类 1. 按服务对象分类: 公用移动通信和专用移动通信。 2. 按组网方式分类: 峰窝状移动通信、移动卫星通信、移动数据
移动通信系统原理ppt课件
包括操作维护中心(OMC) 。
2024/1/26
13
CDMA网络架构
移动台(MS)
基站收发信系统(BTS)
基站控制器(BSC)
2024/1/26
14
CDMA网络架构
移动交换中心(MSC)
访问位置寄存器(VLR)
归属位置寄存器(HLR)
2024/1/26
15
CDMA网络架构
鉴权中心(AUC)
分组控制功能(PCF)
移动通信系统原理ppt课件
2024/1/26
1
目 录
2024/1/26
• 移动通信概述 • 移动通信中的关键技术 • 移动通信网络架构 • 移动通信中的信号处理 • 移动通信中的传输技术 • 移动通信中的无线资源管理
2
01
移动通信概述
2024/1/26
3
移动通信的定义与发展
2024/1/26
定义
GSM网络架构
移动台(MS)
基站子系统(BSS)
网络子系统(NSS)
操作维护子系统(OSS)
包括移动终端(ME)和客户 识别模块(SIM)。
包括基站控制器(BSC)和基 站收发信台(BTS)。
包括移动交换中心(MSC)、 拜访位置寄存器(VLR)、归 属位置寄存器(HLR)、鉴权 中心(AUC)和设备识别寄存 器(EIR)。
2024/1/26
7
多址技术
01
频分多址(FDMA)
将通信系统的总频段划分成若干等间隔的频道,分配给不同的用户使用
。
02 03
时分多址(TDMA)
把时间分割成周期性的帧,每一帧再分割成若干个时隙,然后根据一定 的时隙分配原则,使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送 信号。
移动通信原理ppt课件
3) 归属位置寄存器HLR HLR是一种用来储存本地用户位置信息的数据库。 当一个移动用户购机后首次使用SIM卡加入蜂窝系统 时, 必须通过MSC在该地的HLR中登记注册, 把其有 关参数存放在HLR中。 4) 鉴权中心AUC 鉴权中心AUC的作用是可靠地识别用户的身份, 只允许有权用户接入网络并取得服务。
第1章 移动通信基本原理
CDMA的基本组成与GSM的大同小异, 交换网络 子系统NSS、 基站子系统BSS、 操作维护子系统OMS 和手机MS是必不可少的组成部分。
图1-2中, PCF部分主要实现对分组数据业务的处 理功能。 它能够提供强大的分组数据处理能力, 满足 用户对高速分组数据的传输要求, 能适应目前和将来 不断增长的业务需要。
第1章 移动通信基本原理
5) 设备号识别寄存器EIR 设备号识别寄存器EIR存放设备类型信息, 每个移 动电话机都有一个国际移动设备识别码IMEI, EIR用 来监视和鉴别移动设备, 并拒绝非法移动台入网。
第1章 移动通信基本原理
6) 操作维护子系统OMS 操作维护子系统OMS, 又称操作维护中心。 其任 务主要是对整个GSM网络进行管理和监控。 通过OMS 实现对GSM网内各种部件功能的监视、 状态报告、 故 障诊断等功能。
第1章 移动通信基本原理
2.3.1 频分多址(FDMA) FDMA是把通信系统的总频段划分成若干个等间
隔的频道(或称信道)分配给不同的用户使用。 这些 频道互不交叠, 其宽度应能传输一路话音或数据信息, 而在相邻频道之间无明显的串扰。 如图1-3所示。
第1章 移动通信基本原理
图1-3 频分多址的频道划分
1.2.1 数字移动通信系统基本组成 一个数字移动通信系统主要由交换网络子系统NSS、
第1章 移动通信基本原理
CDMA的基本组成与GSM的大同小异, 交换网络 子系统NSS、 基站子系统BSS、 操作维护子系统OMS 和手机MS是必不可少的组成部分。
图1-2中, PCF部分主要实现对分组数据业务的处 理功能。 它能够提供强大的分组数据处理能力, 满足 用户对高速分组数据的传输要求, 能适应目前和将来 不断增长的业务需要。
第1章 移动通信基本原理
5) 设备号识别寄存器EIR 设备号识别寄存器EIR存放设备类型信息, 每个移 动电话机都有一个国际移动设备识别码IMEI, EIR用 来监视和鉴别移动设备, 并拒绝非法移动台入网。
第1章 移动通信基本原理
6) 操作维护子系统OMS 操作维护子系统OMS, 又称操作维护中心。 其任 务主要是对整个GSM网络进行管理和监控。 通过OMS 实现对GSM网内各种部件功能的监视、 状态报告、 故 障诊断等功能。
第1章 移动通信基本原理
2.3.1 频分多址(FDMA) FDMA是把通信系统的总频段划分成若干个等间
隔的频道(或称信道)分配给不同的用户使用。 这些 频道互不交叠, 其宽度应能传输一路话音或数据信息, 而在相邻频道之间无明显的串扰。 如图1-3所示。
第1章 移动通信基本原理
图1-3 频分多址的频道划分
1.2.1 数字移动通信系统基本组成 一个数字移动通信系统主要由交换网络子系统NSS、
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
线路码
3、AMI码
• AMI码的全称是传号交替翻转码,也有文献称 之为双极性码。AMI码的脉冲序列有三个电位: 正电位、零电位和负电位。它维持原码中表示 0的零电位不变,将表示1的电位在正电位与负 电位之间交替变化。可以对单极性归零码进行 变换得到AMI码。
• AMI码的频谱有突出的优点:无直流分量,对 单极性归零码的频谱特性有所改善,频谱带宽 比双相码小。但是,AMI码的频谱中无1/T定 时频率,在提取位定时信号时需要进行非线性 变换。不过,当出现长的连续0时,定时信号 会丢失。
• 卷积码的传输码率:
码率=信息码元数/码组长度
单极性二 进制数字 信号的摸 二加
0⊕0=0
1⊕1=0
1⊕0=1 0⊕1=1
双极性负 逻辑波形 的逻辑乘
(+1)×(+1)= +1
(-1) ×(-1)= +1
(-1)×(+1)= -1 (+1)×(-1)= -1
7.2.3 交织
• 由于移动通信很容易出现深衰落和受到强脉 冲干扰,导致比特流出现长串连续出错。这 种连续的长串差错,往往超过系统的纠错能 力。如果将长串的差错人为分散开变成随机 的差错,这样就好发现,并用纠正随机差错 的方法来纠正。
• 与基带信号相对应的是频带信号。用基带信号 对余弦载波信号的幅度、频率和相位进行调制 就得到数字调制信号。数字调制信号是频带信 号,其功率谱密度与基带信号的相同,对称分 布在载波频率的两侧。
• 基带信号又可以分为基带原码(Baseband Source Code)和线路码(Line Code)。
CP
ห้องสมุดไป่ตู้
mj
mj -1
mj -2
mj -3
P j1
Pj2
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
2
1
1
0
0
0
0
3
0
1
1
0
1
0
4
0
0
1
1
1
1
5
1
0
0
1
0
1
卷积码
000 111 100 010 011 101
• 从上面的例子我们可以看出, 一个卷积码组由一个信息码元 和若干监督码元组成,监督码 元与前面的几个码元都有关系。 本例中有两个监督码元,监督 码元与前面的三个信息码元有 关,加入 当前信息码元后卷 积码组与四个码元有关。我们 称这个卷积码的约束长度k=4。 k的长度与移位寄存器的长度 m有关,等于m+1。
1、基带原码
• 基带原码是由数字信号源输出的原始脉冲信号 序列。例如,传感器输出的脉冲信号、PCM信 号和波形与参数混合编码器等A/D转换器输出 的信号。基带原码常见码型如下图。
基 带 原 码 的 常 见 码 型
几 种 基 带 原 码 的 功 率 谱 密 度
2、线路码
• 由于数字基带原码含有直流和丰富的低 频成分,以及0码和1码出现概率不均衡 等缺点,所以在它们进入数字通信系统 之前需要将其转换成适合在线路上传输 的线路码或传输码(Transmission Code)。 这种码型转换过程就是线路编码,有些 文献将线路编码归入信源编码模块。
• HBD3的优点与AMI码一样多,但它克服了AMI码的缺 点, HBD3在通信系统中得到广泛应用。
• Manchester码、AMI码和HDB3码的编码原理
7.2 信道编码
7. 2.1 信道编码概述 • 信道编码的目的是降低数据传输差错率,提高数据
传输可靠性。
• 信道编码是在数字基带信号序列中加入校验码,以 便解码器利用这些校验码检测或纠正数字信号在存 储和传输过程中产生的随机差错和突发差错。
• 用线路编码器产生差分码时,必须预先给定一 位前置码,如图中虚线所示。前置位的电位高 低不同,码型取反,但是译码结果相同。
• 差分码的频谱与变换前的基带原码一样。 线路码
2、双相码 • 双相码又叫分相码、双流码、裂相码或曼彻斯
特(Manchester)码。它把一位原码转换成 两位,方法是:1变成01,0变成10。 双向码的特点是: ①每个码元正负平衡,无直流分量; ②每个码元中部电位跳变,便于提取定时信号; ③频谱的第一个零点在2/T处,信号带宽较原码 增加一倍; ④便于误码自检。
返回
• 两种线路码的功率谱密度
7.1.2 线路编码
1、差分码
• 对于用电位高低来表示0和1的绝对电位码来说, 当收发端的极性颠倒时,收端判定的码流序列 将与发端的完全相反。
• 差分码又叫相对码。与绝对码不同,差分码是 用脉冲电位的跳变来表示1,脉冲电位保持不 变表示0。即使收发端的极性搞颠倒,收端判 定的码流序列也将与发端的完全一样。
• 3G移动通信采用的信道编码是卷积码和Turbo码。
7.2.2 卷积码
• 卷积码主要用于纠正数据中的随机差错。
• 现以(3,1)编码器为例介绍卷积码的编码原理。 (3,1)编码器的码长是3bit,信息码元只有1bit。 (3,1)编码器的原理如图所示。
Pj 1=mj⊕mj-1⊕mj-3 Pj 2=mj⊕mj-1⊕mj-2
线路码
4、三阶高密度双极性码
• 三阶高密度双极性码( HBD3 )不仅保留了AMI码的 所有优点,还可以将连0码限制在3个以内,克服了 AMI码长连0不利于提取时钟信号的缺点。
• 在二进制NRZ码转换成HBD3码的编码过程中,编码 原理与AMI码基本一样,不过,当出现连续4个0时, 需用000V或B00V代替。其中,V码破坏传号正负极 性交替出现的规律,其出现的位置叫做破坏点,相邻 V码的极性是交替出现的;B码不破坏传号正负极性交 替出现的规律,其出现的位置叫做非破坏点。
第7章 线路编码和信道编码
• 第6章我们讨论了数字调制和解调。本章将讨 论线路编码和提高通信系统可靠性的主要方 法—信道编码。线路编码和信道编码在扩频发 射设备中的位置如图所示。
7.1 线路编码
7.1.1基带信号
• 含有直流和丰富低频成分的信号就是 基带信号(Baseband Signal),其较 大的功率谱密度分量集中在直流附近 的频带内。所有的脉冲信号序列都可 以说是基带信号。例如,传感器输出 的脉冲信号、PCM数字语音信号、传 输线路中的脉冲信号序列等。
对线路码码型的要求如下: ①频谱中没有直流分量和只有很少的低频分量。 ②码流中 “1”和“0”的出现概率相同,各占50%,
与它们在信源中出现的统计规律无关。 ③码流含有定时信息。 ④码流含有检错和纠错信息。 ⑤码元携带的信息量大,频带利用率高。 ⑥线路编译码方法简单。
• 现有线路码超过100种,ITU规定了20多种可用,常 用的有以下几种。
3、AMI码
• AMI码的全称是传号交替翻转码,也有文献称 之为双极性码。AMI码的脉冲序列有三个电位: 正电位、零电位和负电位。它维持原码中表示 0的零电位不变,将表示1的电位在正电位与负 电位之间交替变化。可以对单极性归零码进行 变换得到AMI码。
• AMI码的频谱有突出的优点:无直流分量,对 单极性归零码的频谱特性有所改善,频谱带宽 比双相码小。但是,AMI码的频谱中无1/T定 时频率,在提取位定时信号时需要进行非线性 变换。不过,当出现长的连续0时,定时信号 会丢失。
• 卷积码的传输码率:
码率=信息码元数/码组长度
单极性二 进制数字 信号的摸 二加
0⊕0=0
1⊕1=0
1⊕0=1 0⊕1=1
双极性负 逻辑波形 的逻辑乘
(+1)×(+1)= +1
(-1) ×(-1)= +1
(-1)×(+1)= -1 (+1)×(-1)= -1
7.2.3 交织
• 由于移动通信很容易出现深衰落和受到强脉 冲干扰,导致比特流出现长串连续出错。这 种连续的长串差错,往往超过系统的纠错能 力。如果将长串的差错人为分散开变成随机 的差错,这样就好发现,并用纠正随机差错 的方法来纠正。
• 与基带信号相对应的是频带信号。用基带信号 对余弦载波信号的幅度、频率和相位进行调制 就得到数字调制信号。数字调制信号是频带信 号,其功率谱密度与基带信号的相同,对称分 布在载波频率的两侧。
• 基带信号又可以分为基带原码(Baseband Source Code)和线路码(Line Code)。
CP
ห้องสมุดไป่ตู้
mj
mj -1
mj -2
mj -3
P j1
Pj2
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
2
1
1
0
0
0
0
3
0
1
1
0
1
0
4
0
0
1
1
1
1
5
1
0
0
1
0
1
卷积码
000 111 100 010 011 101
• 从上面的例子我们可以看出, 一个卷积码组由一个信息码元 和若干监督码元组成,监督码 元与前面的几个码元都有关系。 本例中有两个监督码元,监督 码元与前面的三个信息码元有 关,加入 当前信息码元后卷 积码组与四个码元有关。我们 称这个卷积码的约束长度k=4。 k的长度与移位寄存器的长度 m有关,等于m+1。
1、基带原码
• 基带原码是由数字信号源输出的原始脉冲信号 序列。例如,传感器输出的脉冲信号、PCM信 号和波形与参数混合编码器等A/D转换器输出 的信号。基带原码常见码型如下图。
基 带 原 码 的 常 见 码 型
几 种 基 带 原 码 的 功 率 谱 密 度
2、线路码
• 由于数字基带原码含有直流和丰富的低 频成分,以及0码和1码出现概率不均衡 等缺点,所以在它们进入数字通信系统 之前需要将其转换成适合在线路上传输 的线路码或传输码(Transmission Code)。 这种码型转换过程就是线路编码,有些 文献将线路编码归入信源编码模块。
• HBD3的优点与AMI码一样多,但它克服了AMI码的缺 点, HBD3在通信系统中得到广泛应用。
• Manchester码、AMI码和HDB3码的编码原理
7.2 信道编码
7. 2.1 信道编码概述 • 信道编码的目的是降低数据传输差错率,提高数据
传输可靠性。
• 信道编码是在数字基带信号序列中加入校验码,以 便解码器利用这些校验码检测或纠正数字信号在存 储和传输过程中产生的随机差错和突发差错。
• 用线路编码器产生差分码时,必须预先给定一 位前置码,如图中虚线所示。前置位的电位高 低不同,码型取反,但是译码结果相同。
• 差分码的频谱与变换前的基带原码一样。 线路码
2、双相码 • 双相码又叫分相码、双流码、裂相码或曼彻斯
特(Manchester)码。它把一位原码转换成 两位,方法是:1变成01,0变成10。 双向码的特点是: ①每个码元正负平衡,无直流分量; ②每个码元中部电位跳变,便于提取定时信号; ③频谱的第一个零点在2/T处,信号带宽较原码 增加一倍; ④便于误码自检。
返回
• 两种线路码的功率谱密度
7.1.2 线路编码
1、差分码
• 对于用电位高低来表示0和1的绝对电位码来说, 当收发端的极性颠倒时,收端判定的码流序列 将与发端的完全相反。
• 差分码又叫相对码。与绝对码不同,差分码是 用脉冲电位的跳变来表示1,脉冲电位保持不 变表示0。即使收发端的极性搞颠倒,收端判 定的码流序列也将与发端的完全一样。
• 3G移动通信采用的信道编码是卷积码和Turbo码。
7.2.2 卷积码
• 卷积码主要用于纠正数据中的随机差错。
• 现以(3,1)编码器为例介绍卷积码的编码原理。 (3,1)编码器的码长是3bit,信息码元只有1bit。 (3,1)编码器的原理如图所示。
Pj 1=mj⊕mj-1⊕mj-3 Pj 2=mj⊕mj-1⊕mj-2
线路码
4、三阶高密度双极性码
• 三阶高密度双极性码( HBD3 )不仅保留了AMI码的 所有优点,还可以将连0码限制在3个以内,克服了 AMI码长连0不利于提取时钟信号的缺点。
• 在二进制NRZ码转换成HBD3码的编码过程中,编码 原理与AMI码基本一样,不过,当出现连续4个0时, 需用000V或B00V代替。其中,V码破坏传号正负极 性交替出现的规律,其出现的位置叫做破坏点,相邻 V码的极性是交替出现的;B码不破坏传号正负极性交 替出现的规律,其出现的位置叫做非破坏点。
第7章 线路编码和信道编码
• 第6章我们讨论了数字调制和解调。本章将讨 论线路编码和提高通信系统可靠性的主要方 法—信道编码。线路编码和信道编码在扩频发 射设备中的位置如图所示。
7.1 线路编码
7.1.1基带信号
• 含有直流和丰富低频成分的信号就是 基带信号(Baseband Signal),其较 大的功率谱密度分量集中在直流附近 的频带内。所有的脉冲信号序列都可 以说是基带信号。例如,传感器输出 的脉冲信号、PCM数字语音信号、传 输线路中的脉冲信号序列等。
对线路码码型的要求如下: ①频谱中没有直流分量和只有很少的低频分量。 ②码流中 “1”和“0”的出现概率相同,各占50%,
与它们在信源中出现的统计规律无关。 ③码流含有定时信息。 ④码流含有检错和纠错信息。 ⑤码元携带的信息量大,频带利用率高。 ⑥线路编译码方法简单。
• 现有线路码超过100种,ITU规定了20多种可用,常 用的有以下几种。