衛(wèi)星通信第4章v3

第4章信號(hào)傳輸與處理技術(shù)4.1.

信源技術(shù)4.2.

數(shù)字信號(hào)調(diào)制4.3.

信道編碼4.4.

差錯(cuò)控制

4.5.信號(hào)處理技術(shù)1概要本章將簡要回顧數(shù)字通信中信號(hào)處理的信源處理技術(shù)、信號(hào)調(diào)制技術(shù)和信道編碼技術(shù)，信道差錯(cuò)控制技術(shù),最后介紹數(shù)字話音內(nèi)插和回波控制技術(shù)。

24.1信源技術(shù)信源處理主要工作對(duì)信源的數(shù)字化信源編碼信源編碼的目的盡量減小信源的冗余度對(duì)話音或圖像信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮傳輸降低系統(tǒng)的傳輸速率，提高通信系統(tǒng)效率34.1.1信源及其編碼

1、語音信號(hào)及其編碼

話音信號(hào)的處理抽樣量化編碼語音編碼分類波形編碼參量編碼，即聲碼器

41、語音信號(hào)及其編碼語音質(zhì)量波形編碼LPC聲碼器LPC聲碼器的改進(jìn)音樂信號(hào)5語音質(zhì)量評(píng)定方法主觀評(píng)定法

（MOS）客觀評(píng)定法分等級(jí)語音質(zhì)量6MOS語音質(zhì)量信號(hào)畸變的感覺5非常好無4好在可接受的范圍內(nèi)3中輕微的討厭感2差很討厭，但可忍受1很差無法忍受語音質(zhì)量主觀評(píng)分等級(jí)（MOS）（meanopinionscore）語音質(zhì)量7MOS等級(jí)語音質(zhì)量4~4.5優(yōu)長途電話質(zhì)量3.5良通信質(zhì)量3.0以下差合成語音質(zhì)量語音質(zhì)量主觀評(píng)分等級(jí)（MOS）語音質(zhì)量8DRT語音質(zhì)量95%+優(yōu)85~94%良75~84%中65~74%差65%-不接受判斷韻字測(cè)試（DRT）——側(cè)重話音清晰度或可懂度的測(cè)試，百分制語音質(zhì)量9判斷滿意度測(cè)試（DAM）——在多種條件下對(duì)話音質(zhì)量可接受程度的綜合評(píng)價(jià)，采用百分評(píng)測(cè)。語音質(zhì)量101、語音信號(hào)及其編碼語音質(zhì)量波形編碼LPC聲碼器LPC聲碼器的改進(jìn)音樂信號(hào)11波形編碼是直接將時(shí)域信號(hào)變成為數(shù)字代碼的一種編碼方式

PCMDPCM⊿MADPCM速率16~64kbps波形編碼121、語音信號(hào)及其編碼語音質(zhì)量波形編碼LPC聲碼器LPC聲碼器的改進(jìn)音樂信號(hào)13LPC聲碼器

LPC（線性預(yù)測(cè)編碼）聲碼器是參數(shù)編碼的一種主要形式參數(shù)編碼是以發(fā)音機(jī)制模型作為基礎(chǔ)的，用15個(gè)參數(shù)構(gòu)造結(jié)構(gòu)模型壓縮后的速率可達(dá)2.4kbps141、語音信號(hào)及其編碼語音質(zhì)量波形編碼LPC聲碼器LPC聲碼器的改進(jìn)音樂信號(hào)15改進(jìn)的LPC聲碼器CELP(碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼)——16kbps，MOS4——4.8kbps，MOS3.5VSELP(矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼)——8kbps，MOS3IMBE(增強(qiáng)多子帶激勵(lì))——6.4kbps，MOS3.416通信系統(tǒng)中語音編碼應(yīng)用通信系統(tǒng)語音編碼語音速率(kbps)語音質(zhì)量MOSPSTNPCM644.3DECTADPCM324.1IS95，GlobalStarQCELP8，4，2，1＞3.31GSM2+，UMTSARM10.2,7.95,6.7,5.153.1~4.0DAMPSVSELP83.5Inmarsat-MVSELP4.8ICOVSELP3.6IridiumVSELP2.4GSMRPE-LTP134.017181、語音信號(hào)及其編碼語音質(zhì)量波形編碼LPC聲碼器LPC聲碼器的改進(jìn)音樂信號(hào)19音樂信號(hào)的編碼音樂節(jié)目信號(hào)帶寬40Hz~15kHz音樂信號(hào)抽樣頻率32kHz44.1kHz48kHz音樂信號(hào)典型編碼方法MPEG-1

MPEG-2MPEG-4ITU建議的衛(wèi)星廣播音樂編碼方法

抽樣頻率32kHz，量化14bit，PCM編碼202、靜止圖象信號(hào)一幅數(shù)字圖象可以看成是一個(gè)象素序列。當(dāng)圖象是黑白時(shí)，每個(gè)象素的值只用灰度值表示。而當(dāng)圖象是彩色時(shí)，每個(gè)象素必須用三個(gè)值表示，通常為象素的RGB或YUV值。

21JPEG系統(tǒng)算法

通過離散余弦變換減少圖象數(shù)據(jù)的相關(guān)性利用人眼視覺特性對(duì)系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)量化對(duì)每個(gè)子塊量化后的系數(shù)矩陣進(jìn)行Z形掃描，將系數(shù)矩陣變換成“符號(hào)”序列用Huffman變長編碼對(duì)“符號(hào)”序列進(jìn)行熵編碼22JPEG處理框圖

233.電視信號(hào)

彩色電視的制式NTSC(NationalTelevisionSystemCommittee)

正交平衡調(diào)幅制PAL(PhaseAlternationLine)

逐行倒相正交平衡調(diào)幅制SECAM(SystemElectronique

CouleurAvecMemoire)

調(diào)頻順序轉(zhuǎn)換制24彩色電視參數(shù)參數(shù)PAL制NTSC制SECAM制每畫面掃描行數(shù)625525625幀頻/場(chǎng)頻/Hz25/5030/6025/50標(biāo)稱帶寬/MHz64.26伴音圖像載頻間距6.54.56.5(1)彩色電視信號(hào)

25電視信號(hào)包括兩部分視頻信號(hào)音頻信號(hào)視頻信號(hào)可以看成是圖象序列(1)彩色電視信號(hào)

26電視信號(hào)的功率譜密度

27(2)視頻編碼技術(shù)

視頻編碼的主要目的是在保證一定重構(gòu)質(zhì)量的前提下，以盡量少的比特?cái)?shù)來表征視頻信息。

28MEPG2視頻編碼框圖

29視頻編碼技術(shù)（續(xù)）幀內(nèi)壓縮基于JPEG方法：DCT、量化、熵編碼數(shù)據(jù)速率控制量化控制幀間壓縮預(yù)測(cè)編碼運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償雙向預(yù)測(cè)（幀序重排）30預(yù)測(cè)編碼的原理

314.1.2多媒體信號(hào)多媒體信號(hào)集中了文字、語音、視頻、圖象等多種媒體數(shù)據(jù)信息。

多媒體的關(guān)鍵特性在于信息載體的多樣性、交互性和集成性。

324.1.3數(shù)據(jù)信號(hào)及壓縮技術(shù)Huffman編碼 游程編碼（RLE）Lampel-Ziv-Welch編碼（LZW）334.2數(shù)字信號(hào)調(diào)制

信息傳遞的兩種方式基帶傳輸——無需進(jìn)行基帶頻譜搬移就能以基帶信號(hào)形式傳輸?shù)姆绞筋l帶傳輸——將基帶信號(hào)的頻譜搬移到某個(gè)載波頻帶內(nèi)進(jìn)行傳輸344.2數(shù)字信號(hào)調(diào)制（續(xù)）

衛(wèi)星通信信道既可以傳輸模擬信號(hào)，也可以傳輸數(shù)字信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)的抗干擾性能強(qiáng)，數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量要優(yōu)于模擬信號(hào)的傳輸質(zhì)量。354.2數(shù)字信號(hào)調(diào)制（續(xù)）

衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的兩類調(diào)制類型功率有效調(diào)制方式——有效利用地球站和轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率方式為主要目的頻率有效調(diào)制方式——有效利用射頻頻帶為主要目的364.2數(shù)字信號(hào)調(diào)制（續(xù)）常用脈沖形式的基帶序列對(duì)中頻頻率70MHz或140MHz進(jìn)行調(diào)制后，再變換到微波頻率，且它應(yīng)具有以下特點(diǎn)（1）調(diào)制信號(hào)的功率譜較窄；（2）具有較高頻譜效率；（3）相對(duì)短波而言，具有較好的傳輸特性。37衛(wèi)星通信系統(tǒng)框圖

384.2數(shù)字信號(hào)調(diào)制（續(xù)）

數(shù)字信號(hào)的調(diào)制可分為幅度、相位、頻率調(diào)制，在調(diào)制過程中，由于信道的帶寬限制，還需要將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)濾波，以限制調(diào)制后信號(hào)的帶寬。

394.2數(shù)字信號(hào)調(diào)制（續(xù)）當(dāng)用以調(diào)制的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)時(shí),我們稱這種調(diào)制為數(shù)字調(diào)制，此時(shí)載波參量隨基帶數(shù)字信號(hào)的變化而變化。在數(shù)字調(diào)制中仍然采用正弦波作為載波信號(hào)。由于正弦信號(hào)有幅度、相位和頻率三種基本參量，因此可以構(gòu)成數(shù)字調(diào)幅、數(shù)字調(diào)相和數(shù)字調(diào)頻三種基本調(diào)制方式，如后圖所示。40二進(jìn)制基帶信號(hào)的調(diào)制波形414.2數(shù)字信號(hào)調(diào)制（續(xù)）三種調(diào)制方式所對(duì)應(yīng)的功率譜如后圖所示42三種調(diào)制方式所對(duì)應(yīng)的功率譜43對(duì)調(diào)制方式的要求

要求調(diào)制后的信號(hào)波形具有恒包絡(luò)特性。調(diào)制技術(shù)最好具有高的功率有效性和頻譜效率，即具有較好的抗干擾能力和頻帶利用率。444.2.1相位調(diào)制相位調(diào)制信號(hào)是用基帶信號(hào)去調(diào)制載波的相位而形成的調(diào)制信號(hào)，相位調(diào)制信號(hào)具有恒包絡(luò)的特點(diǎn)。衛(wèi)星通信中常用的相位調(diào)制包括：BPSK、QPSK、OQPSK、π/4-QPSK。

454.2.1相位調(diào)制相位調(diào)制

絕對(duì)移相相對(duì)移相相對(duì)調(diào)相是利用載波信號(hào)相位的相對(duì)關(guān)系表示數(shù)字信號(hào)的“1”和“0”碼的，其變換規(guī)則是：數(shù)據(jù)信號(hào)的“1”使已調(diào)信號(hào)的相位變化180°相位，數(shù)據(jù)信號(hào)的“0”使已調(diào)信號(hào)的相位變化0°相位；或反之。0°和180°的變化是相對(duì)于已調(diào)信號(hào)的前一碼元的相位，或者說，這里的變化是以已調(diào)信號(hào)的前一碼元相位作參考相位的。46在單個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)，相位調(diào)制信號(hào)可以表示成如下

47BPSK、QPSK、8PSK相位圖

0π00π/2π/2π/4π/2-π/2-π/2-π/2-3π/83π/23π/2-3π/2-3π/2πππ/4-π/4π/83π/85π/87π/8-π/8-5π/8-7π/8BPSKQPSK8PSKπ/2系統(tǒng)π/4系統(tǒng)481.二進(jìn)制調(diào)相信號(hào)

BPSK信號(hào)將二進(jìn)制符號(hào)0、1分別對(duì)應(yīng)載波的0、π相位，可以表示成：494.2.1相位調(diào)制2PSK與2DPSK的調(diào)相波形50對(duì)于為矩形的情況，即基帶信號(hào)為雙極性NRZ碼時(shí)，BPSK信號(hào)的功率譜密度為5152二進(jìn)制絕對(duì)調(diào)相信號(hào)的產(chǎn)生電路53BPSK信號(hào)的相干解調(diào)

5455鎖相環(huán)本身是一個(gè)非線性電路，它處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)時(shí)，輸出相位θn有多個(gè)可能值，為π的整數(shù)倍：這種相位不確定性稱作相位模糊

56調(diào)相信號(hào)結(jié)論一

問題采用絕對(duì)調(diào)相，存在相位的不確定性，使接收機(jī)無法正確判斷碼元的極性。方法與結(jié)論措施采用相對(duì)移相方式或稱差分移相，即DPSK，可消除相位模糊衛(wèi)星通信實(shí)際的系統(tǒng)主要采用DPSK572.四進(jìn)制調(diào)相信號(hào)

QPSK信號(hào)可表示成：等效為兩個(gè)正交載波進(jìn)行雙邊帶調(diào)幅波之和58n二進(jìn)制碼π/2系統(tǒng)QPSKπ/4系統(tǒng)QPSK1000-3π/4-1-1201-π/23π/4-1+1311ππ/4+1+1410π/2-π/4+1-1QPSK相位邏輯5960QPSK的功率譜設(shè)QPSK信號(hào)的幅度為A,則兩支路2PSK的幅度為|Acosφk|=|Asinφk|=A/，同時(shí)考慮到Ts=2Tb,利用2PSK功率譜的公式，可以得到QPSK信號(hào)的功率譜：6162四進(jìn)制調(diào)相方法

四相調(diào)相的電路有很多種，常見的有正交調(diào)制法（直接調(diào)相法）相位選擇法脈沖插入法63QPSK調(diào)制與解調(diào)框圖（正交調(diào)制法）

64正交法QPSK調(diào)相信號(hào)的產(chǎn)生6566QPSK調(diào)相信號(hào)的產(chǎn)生

相位選擇法QPSK調(diào)制框圖脈沖插入法QPSK調(diào)制框圖67QPSK調(diào)相信號(hào)的解調(diào)

QPSK的解調(diào)可采用相干解調(diào)的方法或用相關(guān)器解調(diào)，其原理分別如圖8.3-6和8.3-7所示。由于QPSK是兩個(gè)正交2PSK信號(hào)的合成，因此解調(diào)可以采用和2PSK信號(hào)類似的解調(diào)方法，這需要兩個(gè)2PSK接收機(jī)。686970實(shí)現(xiàn)DQPSK的方法首先對(duì)四進(jìn)制碼Xk（絕對(duì)碼）進(jìn)行差分編碼，得到相對(duì)碼Yk,然后用Yk進(jìn)行絕對(duì)相移鍵控，如圖8.3-9。DQPSK調(diào)相信號(hào)的產(chǎn)生

71DQPSK調(diào)相信號(hào)的解調(diào)DQPSK的解調(diào)，可以用相干方法（乘積—低通濾波）或相關(guān)器方法（乘積—積分）。這一過程和QPSK是一樣的。但解調(diào)所得[c,d]還需經(jīng)差分譯碼，并/串變換還原為原來的二進(jìn)制序列。7273調(diào)相信號(hào)結(jié)論二

問題π/2相移系統(tǒng)存在180°的相位躍遷，信號(hào)振幅必須立刻為零。為了實(shí)現(xiàn)該信號(hào)的精確傳輸，需要放大器工作在線性區(qū)，使放大器的功率效率大大降低。方法與結(jié)論措施采用π/4相移系統(tǒng)，任何一種相位的變動(dòng)都不需要使信號(hào)振幅為零，一定程度上減小了系統(tǒng)線性的必要性。衛(wèi)星通信實(shí)際使用的QPSK采用的是系統(tǒng)π/4相移系統(tǒng)743.偏移QPSK信號(hào)OQPSK稱為偏移（或參差）四相移相鍵控，它是在QPSK基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的OQPSK與QPSK相位圖相同OQPSK只允許相鄰符號(hào)之間的相位差為90o757677偏移QPSK信號(hào)調(diào)制/解調(diào)OQPSK信號(hào)調(diào)制

78794.2.2頻率調(diào)制1.多載波調(diào)制（OFDM）設(shè)中心頻率為，帶寬為W的信道采用N個(gè)子載波的OFDM技術(shù)，每個(gè)子載波占用帶寬，每個(gè)子載波上的符號(hào)速率為，碼元間隔，其中，則子載波

80設(shè)時(shí)間內(nèi)各子載波上傳輸?shù)姆?hào)為，是復(fù)包絡(luò)信號(hào)，則OFDM信號(hào)可以表示成：81等效基帶信號(hào)為82

用DFT實(shí)現(xiàn)的OFDM系統(tǒng)框圖

832.連續(xù)相位頻移鍵控CPFSK信號(hào)可以寫成如下形式：h為調(diào)頻指數(shù)fd為頻率偏差842.連續(xù)相位頻移鍵控CPFSK信號(hào)根據(jù)輸入比特+1，-1選擇輸出信號(hào)的頻偏+fd、-fd，并且比特之間信號(hào)相位是連續(xù)的。853.最小移頻鍵控最小移頻鍵控MSK是CPFSK的一個(gè)特殊情況。主要特點(diǎn)是相鄰兩碼元轉(zhuǎn)換時(shí)，相位載波是連續(xù)的，調(diào)頻指數(shù)h為0.5，fd等于碼元速率的1/4。863.最小移頻鍵控MSK信號(hào)可以寫成如下形式是第k碼元時(shí)刻的輸入信息是保持前后相位連續(xù)的參數(shù)。87最小頻移鍵控MSK當(dāng)基帶信號(hào)b(t)為NRZ的方波信號(hào),即碼元取值為bk=±1時(shí)，MSK信號(hào)可以表示為8889事實(shí)上，在t=kTb時(shí)刻，令90一個(gè)碼元從開始時(shí)刻到該碼元結(jié)束的時(shí)刻，其相位變化量（增量）等于

MSK信號(hào)的相位路徑9192MSK信號(hào)的相位路徑

93信息序列為10011100943.最小移頻鍵控正斜率直線表示傳“1”時(shí)的軌跡，負(fù)斜率曲線表示傳“0”時(shí)的相位軌跡。在Tb的奇數(shù)倍時(shí)，相位為π/2的奇數(shù)倍；在Tb的偶數(shù)倍時(shí)，相位為π/2的偶數(shù)倍。95MSK信號(hào)的波形圖

96MSK信號(hào)也可以表示成正交調(diào)制形式，即97

MSK正交調(diào)制法

98MSK正交解調(diào)法

99100MSK信號(hào)的功率譜1011023.最小移頻鍵控小結(jié)MSK是FSK的一種特例。FSK稱為數(shù)字調(diào)頻，又稱頻移鍵控，MSK稱為最小頻移鍵控。MSK是一種恒定包絡(luò)的調(diào)制方式MSK頻帶利用率低于QPSKMSK的功率效率與QPSK相同，但其抗非線性的性能要優(yōu)于QPSK，甚至優(yōu)于π/4-QPSK。1034.GMSK信號(hào)MSK調(diào)制方式的突出優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)具有恒定的振幅及信號(hào)的功率譜在主瓣以外衰減較快。不過在某些場(chǎng)合，對(duì)信號(hào)帶外輻射功率的限制非常嚴(yán)格。MSK信號(hào)仍不能滿足這樣高的要求。高斯最小移頻鍵控(GMSK)方式就是針對(duì)上述要求提出來的。GMSK是在MSK調(diào)制器之前加入一個(gè)高斯低通濾波器。也就是說，用高斯低通濾波器作為MSK調(diào)制的前置濾波器。1044.GMSK信號(hào)GMSK調(diào)制

105預(yù)調(diào)制濾波器必須具備以下特點(diǎn)

帶寬窄且具有陡峭的截止特性；沖激響應(yīng)的過沖??；濾波器輸出脈沖面積為一常量，該常量對(duì)應(yīng)的一個(gè)碼元內(nèi)載波相移為。

106GMSK中采用的預(yù)濾波器為高斯低通濾波器，其沖激響應(yīng)為：107高斯濾波器的頻率特性為其沖激響應(yīng)可以由其傅氏變換等到：1高斯濾波器的特性

108109110111設(shè)要發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列{bk}(bk=±1)用NRZ碼來表示，碼元起始時(shí)刻為Tb的整數(shù)倍，此基帶信號(hào)經(jīng)過高斯濾波器后輸出為2GMSK信號(hào)的波形和相位路徑

112信號(hào)對(duì)調(diào)頻器調(diào)頻，輸出為113在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)：kTb≤t≤(k+1)Tb，相位的增量取決于在該碼元期間q(t)曲線下的面積Ak：114115116GMSK信號(hào)的產(chǎn)生除了用調(diào)頻方法，還可以采用正交調(diào)制的方式。1174.2.3各種調(diào)制的性能及功率譜QPSK等信號(hào)雖然具有窄的主瓣帶寬，但帶外衰減慢，而MSK具有較快的帶外衰減，GMSK的帶外衰減就更快了。118調(diào)制信號(hào)功率譜密度

1194.3信道編碼信道編碼是指在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，在信息碼之外附加一定比特?cái)?shù)的監(jiān)督碼元，使監(jiān)督碼元與信息碼元構(gòu)成某種特定的關(guān)系，接收端根據(jù)這種特定的關(guān)系來進(jìn)行檢驗(yàn)。1204.3信道編碼信道編碼一般可以分成兩大類分組碼——將輸入信息分成不同的組，對(duì)各組信息分別獨(dú)立編碼，加入冗余信息。卷積碼——將輸入信息與一固定結(jié)構(gòu)的編碼器進(jìn)行卷積，卷積的輸出作為傳輸信息。

121有關(guān)信道編碼的名詞解釋碼重碼組重量，碼組中非零碼元的數(shù)目例：

1101011碼距/漢明（Hamming）距兩個(gè)碼字中對(duì)應(yīng)碼位上具有不同二進(jìn)制碼元的位數(shù)例：1100111與1011001最小碼距dmin對(duì)于某種編碼，所含的全部碼字之間的最小距離碼重為5碼距為51224.3.1

線性分組碼分組碼是將每k

個(gè)信息碼元分為一組，然后按一定的規(guī)律產(chǎn)生r

個(gè)監(jiān)督碼元，那么分組碼的長度n=k

+r，通常用符號(hào)（n,k）表示。信息碼校驗(yàn)碼k

位r

位n

位信息碼k

位編碼1234.3.1

線性分組碼（續(xù)）校驗(yàn)碼與信息碼是某種確定的代數(shù)關(guān)系校驗(yàn)碼為信息碼的線性組合，兩者是用線性方程聯(lián)系起來的124線性分組碼糾錯(cuò)舉例設(shè)分組碼為（7，4）碼a6a5a4a3

c2c1c0，其中信碼為a3a4a5a6，校驗(yàn)碼為c0c1c2。用S1S2S3表示誤碼位置。對(duì)應(yīng)關(guān)系如下（誤碼表）S1S2S3誤碼位置S1S2S3誤碼位置001c0101a4010c1110a5100c2111a6011a3000無錯(cuò)125當(dāng)誤碼位置出現(xiàn)在a6a5a4

c2時(shí)，S1=1

，否則S1=0同理126編碼時(shí)，S1=S2=S3=0127得到16個(gè)許用碼組如下信息碼a6a5a4a3校驗(yàn)碼c2c1c0信息碼a6a5a4a3校驗(yàn)碼c2c1c00000000100011100010111001100001010110100100011110101100101001101100001010110111010100110011111010001110001111111128接收端收到每個(gè)碼組后，計(jì)算S1、S2、S3如不全為0，意味著有誤碼查對(duì)誤碼表，糾錯(cuò)129舉例：發(fā)送0001011，接收到0000011計(jì)算S1、S2、S3=0=1=1130查證誤碼表糾錯(cuò)碼a3假如，發(fā)送1010010，接收到1100000，結(jié)果如何？假如，發(fā)送1110100，接收到1101100，結(jié)果如何？S1S2S3誤碼位置S1S2S3誤碼位置001c0101a4010c1110a5100c2111a6011a3000無錯(cuò)000001100010111314.3.1

線性分組碼（續(xù)）一、線性分組碼的概念及性質(zhì)

若碼字，，，滿足線性條件 則稱該（n，k）碼為線性分組碼。

1324.3.1

線性分組碼（續(xù)）線性條件寫成矩陣形式H被稱為監(jiān)督矩陣或校驗(yàn)矩陣，n行，n-k列組成信碼an-1an-2…an-k組成一行陣U，即1334.3.1

線性分組碼（續(xù)）G被稱為生成矩陣由G可以生成整個(gè)碼組A在上例中134二、線性分組碼的譯碼

當(dāng)信道傳輸出現(xiàn)差錯(cuò)后，則接收到的碼字，接收端通過校驗(yàn)矩陣進(jìn)行校驗(yàn)運(yùn)算，即，S稱為校驗(yàn)子，只與差錯(cuò)向量E有關(guān)，因此可以通過校驗(yàn)子S的值來檢驗(yàn)傳輸是否出現(xiàn)差錯(cuò)或?qū)Σ铄e(cuò)進(jìn)行糾正。135設(shè)分組碼為（7，3）碼a6a5a4c3

c2c1c0，其中信碼為a4a5a6，校驗(yàn)碼為c0c1c2c3。線性分組碼糾錯(cuò)舉例用上述方法構(gòu)造出生成矩陣并計(jì)算出23=8個(gè)信碼碼組的（7，3）分組碼組136信息碼a6a5a4校驗(yàn)碼c3c2c1c000000000011101010011101110101001110101001111010011110100137校驗(yàn)子SS3S2S1S0誤碼位置Ee6

e5

e4

e3

e2

e1

e00000000000011101000000011101000001101001000010000001000010000001000010000001000010000001當(dāng)接收碼組中有一位誤碼時(shí)，可以檢錯(cuò)并糾錯(cuò)138發(fā)生2個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，（7，3）碼不同的錯(cuò)誤圖樣E共有21個(gè)，對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)子S有7種：1001，0011，1010，1100，1111，0101；每種對(duì)應(yīng)3個(gè)錯(cuò)誤圖樣，無法確定哪2個(gè)是誤碼。發(fā)生3個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，（7，3）碼不同的錯(cuò)誤圖樣E共有15個(gè)，對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)子S有8種：1110，0111，1101，1000，0100，0010，0001；每種對(duì)應(yīng)4個(gè)錯(cuò)誤圖樣，無法確定哪3個(gè)是誤碼。139三、漢明碼及其設(shè)計(jì)漢明碼是一類能糾正一個(gè)傳輸錯(cuò)誤的線性分組碼，若校驗(yàn)子的列數(shù)為n-k，則校驗(yàn)子可以對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤向量E的種情況，錯(cuò)誤向量E中為1的位置表示傳輸出現(xiàn)差錯(cuò)。140三、漢明碼及其設(shè)計(jì)（續(xù)）漢明碼的特點(diǎn)碼長n=2m-1信息碼位數(shù)k=2m–m-1校驗(yàn)碼位數(shù)r=n–k=m最小碼距dmin=3糾錯(cuò)能力1m為≥2的整數(shù)，給定m后，可構(gòu)造出具體的漢明碼（n，k）141四、碼距及其與糾錯(cuò)、檢錯(cuò)能力的關(guān)系

設(shè)為輸入碼字空間，為輸出碼字空間，（n，k）編碼規(guī)則：I→C為一一映射。若，表示碼字第k個(gè)比特的值。142定義1.碼字間的漢明距兩個(gè)碼字中對(duì)應(yīng)碼位上具有不同二進(jìn)制碼元的位數(shù)例：1100111與1011001，碼距為5143定義2.碼字的碼重碼字中的比特1的個(gè)數(shù)

碼組重量，碼組中非零碼元的數(shù)目例：

1101011，碼重為5144定義3.最小碼距碼空間中任意兩個(gè)碼字間最小的漢明距。即

145檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)誤的最小碼距

最小碼距與檢錯(cuò)能力的關(guān)系檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)誤，要求最小碼距dmin≥e+1146糾t個(gè)錯(cuò)誤的最小碼距

最小碼距與糾錯(cuò)能力的關(guān)系糾正t個(gè)錯(cuò)誤，要求最小碼距dmin≥2t+1147糾t個(gè)檢e的最小碼距

最小碼距與檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力的關(guān)系糾正t個(gè)錯(cuò)誤，同時(shí)檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)誤，要求最小碼距dmin≥t+e+11484.3.3循環(huán)碼循環(huán)碼是線性分組碼重要的一個(gè)子類,是目前研究得最成熟的一類碼。循環(huán)碼有許多特殊的代數(shù)性質(zhì)，有助于按照所要求的糾錯(cuò)能力系統(tǒng)地構(gòu)造這類碼?，F(xiàn)有的重要的線性分組碼都是循環(huán)碼或與循環(huán)碼密切相關(guān)。

149一個(gè)線性（n,k）分組碼，如果它的任一碼字經(jīng)過循環(huán)移位后（左移或右移），仍然是該碼的一個(gè)碼字，則稱該碼為循環(huán)碼。

基本概念150（7，3）分組碼的移位151152一、循環(huán)碼的結(jié)構(gòu)對(duì)碼字C=[c6c5c4c3c2c1c0]可以表示為:稱為碼字多項(xiàng)式舉例：碼字（0011101）可表示為153一、循環(huán)碼的結(jié)構(gòu)（續(xù)）碼字的碼多項(xiàng)式如下：154碼字的循環(huán)移位i計(jì)為

則155碼字多項(xiàng)式的運(yùn)算是基于模2運(yùn)算：碼多項(xiàng)式相加，是同冪次的系數(shù)模二加。

碼多項(xiàng)式相乘，對(duì)相乘結(jié)果多項(xiàng)式作模二加運(yùn)算

多項(xiàng)式相除，除法過程中多項(xiàng)式相減按模二加方法進(jìn)行。

156定理一

有限域GF（2）上的循環(huán)碼（n，k）具有唯一的生成多項(xiàng)式，且為該循環(huán)碼中最低冪次的碼字多項(xiàng)式，循環(huán)碼中的其他碼字可以表示成。

157定理二

（n，k）循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式是多項(xiàng)式的因子，且冪次為n-k。158二、循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式一般地，循環(huán)碼是由一個(gè)常數(shù)項(xiàng)不為0的m=n-k次多項(xiàng)式確定的。這g(x)就稱作該碼的生成多項(xiàng)式。其形式為159循環(huán)碼的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是尋找一個(gè)合適的生成多項(xiàng)式。編碼理論已經(jīng)證明，（n，k）循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式是多項(xiàng)式xn+1的一個(gè)（n-k）次因式。

160舉例：兩個(gè)（n-k）=（7-3）=4次因式（7-3）循環(huán)碼多項(xiàng)式（7-4）循環(huán)碼多項(xiàng)式161通常，要對(duì)多項(xiàng)式作出完全的因式分解并不容易，特別是n比較大時(shí)，需要借助計(jì)算機(jī)搜索完成。實(shí)際應(yīng)用中可以通過查表的方法得到結(jié)果。162三、循環(huán)碼的編碼和譯碼

1.系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼器系統(tǒng)循環(huán)碼最容易實(shí)現(xiàn)的方式是將信息碼多項(xiàng)式升n-k次冪后除以生成多項(xiàng)式，然后將所得余式置于升冪后的信息多項(xiàng)式后。163舉例：已知(7,4)系統(tǒng)循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式g(x)=x3+x2+1。若信息碼為0111，求編碼后的循環(huán)碼。解：信息碼多項(xiàng)式M(x)=x2+x+1，升(n-k)=(7-4)=3次冪，然后除以生成多項(xiàng)式余式多項(xiàng)式b(x)=x。編碼后的循環(huán)碼多項(xiàng)式即輸出碼組為（0111010）164循環(huán)碼的碼字可以采用系統(tǒng)碼的格式，這里采用把信息組置于前面的格式。

循環(huán)碼的編碼器（1）循環(huán)碼監(jiān)督元的產(chǎn)生165編碼過程的除法可用一個(gè)反饋移位寄存器構(gòu)成的除法器實(shí)現(xiàn)。循環(huán)碼編碼器166系統(tǒng)碼形式的（n,k）循環(huán)碼的編碼過程1、選擇一個(gè)(n-k)次生成多項(xiàng)式：

2、信息組多項(xiàng)式m(x)乘以xn-k。3、用除法計(jì)算監(jiān)督組多項(xiàng)式b(x)：4、構(gòu)成碼字多項(xiàng)式：C(x)=

xn-km(x)+b(x)。1671682.循環(huán)碼的譯碼循環(huán)碼的譯碼器分類用于糾錯(cuò)目的的循環(huán)碼譯碼器用于檢錯(cuò)目的，然后用ARQ方式的循環(huán)碼譯碼器169糾錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼設(shè)發(fā)送的碼字多項(xiàng)式為C(x),信道錯(cuò)誤圖樣為E(x),則接收到的碼字多項(xiàng)式就為

（1）伴隨式的計(jì)算170用g(x)除R(x)所得的余式，就等于用g(x)除E(x)所得的余式S(x)，即S(x)也稱作伴隨式。

糾錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼171利用移位寄存器構(gòu)成的除法器，很容易計(jì)算一個(gè)接收碼字R(x)伴隨式S(x)。下圖是一個(gè)除式為g(x)=x3+x+1的除法器，它是由移位寄存器構(gòu)成。

（2）循環(huán)碼譯碼器除法器（產(chǎn)生伴隨式）172自發(fā)運(yùn)算電路糾錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼173101糾錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼（續(xù)）174循環(huán)譯碼器糾錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼（續(xù)）175與分組碼比較，循環(huán)碼采用移位寄存器構(gòu)成的譯碼器要簡單許多，因此在實(shí)際得到廣泛的應(yīng)用。糾錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼（續(xù)）176糾錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼（續(xù)）糾錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼小結(jié)將收到的碼組進(jìn)行除法運(yùn)算除盡，傳輸正確未除盡，寄存器中的內(nèi)容即錯(cuò)誤圖樣根據(jù)錯(cuò)誤圖樣可以確定一種邏輯定位差錯(cuò)位置糾錯(cuò)177檢錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼檢錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼原理將收到的碼組進(jìn)行除法運(yùn)算除盡，傳輸正確未除盡，要求發(fā)送端重發(fā)又稱循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，又稱CRC校驗(yàn)碼，簡稱CRC碼CRC碼是循環(huán)碼的推廣178檢錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼（續(xù)）CRC碼的糾錯(cuò)能力突發(fā)長度≤n-k的突發(fā)錯(cuò)誤大部分突發(fā)長度=n-k+1的錯(cuò)誤，其中不可檢測(cè)的這類錯(cuò)誤只占2-(n-k-1)大部分突發(fā)長度＞

n-k+1的錯(cuò)誤，其中不可檢測(cè)的這類錯(cuò)誤只占2-(n-k)所有與許用碼組碼距≤dmin-1的錯(cuò)誤所有奇數(shù)個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤179檢錯(cuò)式循環(huán)碼的譯碼（續(xù)）階數(shù)生成多項(xiàng)式g(x)

CRC-8

x8+x7+x4+x3+x+1CRC-12

x12+x11+x3+x2+x+1,

x12+x11+x10+x9+x8+x4+x+1CRC-16

x16+x15+x2+1

x16+x12+x5+1CRC-32

x32+x26+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1180交織碼BCH碼RS碼格雷碼衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的常用分組碼181交織碼信道編碼通常只能糾正隨機(jī)錯(cuò)誤，無法糾正突發(fā)錯(cuò)誤基于分組碼技術(shù)和行列檢錯(cuò)的思想構(gòu)造交織碼182信源編碼器交織矩陣調(diào)制解調(diào)交織矩陣譯碼器信宿衛(wèi)星信道交織碼系統(tǒng)圖交織碼183一個(gè)分組交織器可以看作是一個(gè)m行n列的緩沖器以一個(gè)5行7列的交織器為例。把經(jīng)過糾錯(cuò)編碼的二進(jìn)制碼序列以m×n=5×7=35個(gè)比特為一組：C=（c1c2c3……c33c34c35）184從交織器讀出的序列就為交織碼185交織碼（續(xù)）186恢復(fù)原比特的順序：交織碼（續(xù)）187一般地一個(gè)m行n列的交織器一次交織m×n個(gè)比特。當(dāng)突發(fā)錯(cuò)誤的長度為b時(shí)，若m≥b則突發(fā)錯(cuò)誤就被分隔開n-1位，實(shí)際上，通常輸入到交織器的每一行，就是一個(gè)編碼碼字，所以若m≥b在去交織后，輸出的碼字也僅有一個(gè)錯(cuò)誤；若m≤b則突發(fā)錯(cuò)誤的長度也將被減小。

交織碼（續(xù)）188交織編碼的方法比較簡單，對(duì)抗突發(fā)錯(cuò)誤也很有效，因而被廣泛用在衰落信道上傳輸數(shù)字信號(hào)。

交織碼（續(xù)）189BCH碼BCH（Bose,Chaudhuri,andHocquenghen)碼是一種特殊的循環(huán)碼，是循環(huán)碼中的一個(gè)重要子類BCH碼有嚴(yán)密的代數(shù)結(jié)構(gòu)，是目前研究得最為透徹的一類碼BCH碼能夠根據(jù)所需要的糾錯(cuò)能力構(gòu)造循環(huán)碼。BCH碼具有糾多個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤的能力190BCH碼（續(xù)）

BCH碼碼長、校驗(yàn)位和糾錯(cuò)能力之關(guān)系對(duì)于任意給定的正整數(shù)m和t，必存在一個(gè)碼長為N=2m-1的BCH碼能夠糾正t個(gè)隨機(jī)差錯(cuò)，所需要的校驗(yàn)位數(shù)不多于mt個(gè)信息碼位數(shù)k≥2m-mt-1191一、BCH碼的生成多項(xiàng)式

BCH碼的生成多項(xiàng)式,若含有以下個(gè)連續(xù)根：則由生成的（n,k）循環(huán)碼稱為BCH碼。

192通常，若含有一個(gè)本原多項(xiàng)式，則碼長為，我們稱這類BCH碼為本原BCH碼；若碼長為的因子，則該碼稱為非本原BCH碼。

193二、BCH譯碼BCH的譯碼可以按照下面的步驟進(jìn)行：根據(jù)接收到的r(x)計(jì)算校驗(yàn)子由校驗(yàn)子確定出錯(cuò)誤圖樣E。根據(jù)錯(cuò)誤圖樣E，得到譯碼結(jié)果C=R-E

194BCH碼碼元數(shù)N2的冪m糾錯(cuò)t校驗(yàn)位r信息碼k(7,4)73134(15,11)1541411(15,7)154287(31,26)3151526(31,21)31521021(63,57)6361657(63,51)63621251(63,45)63631845(63,39)63642439部分典型BCH碼的參量195BCH碼碼元數(shù)N2的冪m糾錯(cuò)t校驗(yàn)位r信息碼k(127,120)127717120(127,113)1277214113(127,106)1277321106(127,99)127742899(255,247)255818247(255,239)2558216239(255,231)2558324231(255,223)2558432223(511,502)511919502部分典型BCH碼的參量（續(xù)）196RS碼

RS（Reed-Solomon）碼實(shí)際上也是循環(huán)碼，但RS碼是定義在非二進(jìn)制域上的循環(huán)碼，RS碼是定義在多進(jìn)制域上的BCH碼。在（n，k）RS碼中，輸入信號(hào)分成k·m比特一組，每組包括k個(gè)符號(hào)。每個(gè)符號(hào)由m比特組成。197RS碼（續(xù)）

具有糾t個(gè)符號(hào)錯(cuò)誤的RS碼參數(shù)碼長n=2m-1符號(hào)或m(2m-1)比特信息段k符號(hào)或mk比特校驗(yàn)段n-k=2t符號(hào)或m(n-k)比特最小碼距d=2t+1符號(hào)或m(2t+1)比特198RS碼（續(xù)）

RS碼特別適合糾正突發(fā)錯(cuò)誤糾錯(cuò)圖樣總長度為b1=（t-1）m+1比特的單個(gè)突發(fā)總長度為b2=（t-3）m+3比特的兩個(gè)突發(fā)………總長度為bi=（t-2i+1）m+2i-1比特的i個(gè)突發(fā)199RS碼的生成多項(xiàng)式 式中是有限域GF()中的一個(gè)元素，d為最小碼距。RS碼（續(xù)）200RS碼（續(xù)）RS碼的編碼帶反饋的移位寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通道寬度為m比特其他同BCH碼RS碼的譯碼與BCH相似增加錯(cuò)誤值尋找步驟（有多值）作為級(jí)聯(lián)碼外碼，廣泛應(yīng)用在DTH中201格雷碼格雷（Golay）碼是一種（23，12）循環(huán)分組碼特性12個(gè)信碼，11個(gè)校驗(yàn)碼，最小碼距dmin=7可糾正3個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤和5個(gè)突發(fā)錯(cuò)誤與其他可糾正相同錯(cuò)誤能力的編碼相比所需校驗(yàn)碼位數(shù)最少202格雷碼的生成多項(xiàng)式 格雷碼（續(xù)）或且2034.3.4卷積碼

分組碼特點(diǎn)與不足

k比特序列編成n比特碼組n-k比特校驗(yàn)位僅與本碼組k比特信碼有關(guān)碼組長度較大譯碼時(shí)延遲較大2044.3.4卷積碼（續(xù)）

卷積碼特點(diǎn)

k比特序列編成n比特碼組n比特碼元不僅與當(dāng)前段k比特信碼有關(guān)，而且與前面的N-1信碼有關(guān)碼組長度短譯碼時(shí)延遲小2054.3.4卷積碼（續(xù)）

卷積碼的糾錯(cuò)性能隨N的增加而增大，而差錯(cuò)率隨N的增加而指數(shù)下降在編碼器復(fù)雜性相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼卷積碼沒有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)分析手段，通過計(jì)算機(jī)搜索好碼

2061.卷積碼的結(jié)構(gòu)和描述

卷積碼結(jié)構(gòu)示意圖

n：輸出碼元位數(shù)k：每次輸入碼元位數(shù)N：約束長度表示形式：(n,k,N)207卷積碼的描述

描述卷積碼的方法圖解法解析表示樹圖狀態(tài)圖網(wǎng)格圖矩陣形式生成多項(xiàng)式形式208（2，1，3）卷積碼結(jié)構(gòu)

209000000111111111111111100000000101001010101100110101001000110（2，1，3）卷積碼樹圖

輸入序列為1011輸出序列為11100001210（2，1，3）卷積碼狀態(tài)圖

輸入序列為1011輸出序列為11100001111000211輸入序列為1011輸出序列為11010010（2，1，3）卷積碼網(wǎng)格圖

輸入0輸入1212生成多項(xiàng)式表示

多項(xiàng)式建立輸入序列多項(xiàng)式表示x的冪次等于相對(duì)于時(shí)間起點(diǎn)的單位延遲數(shù)目移位寄存器與模2和連接多項(xiàng)式的表示：若某級(jí)寄存器與某模2和相連，則多項(xiàng)式相應(yīng)項(xiàng)系數(shù)為1本例中213設(shè)輸入信息的多項(xiàng)式為，則可以得到輸出最終輸出是的相同次數(shù)項(xiàng)的排列。

生成多項(xiàng)式表示

214半無限矩陣表示

輸入信息序列M和輸出序列C均用半無限矢量表示根據(jù)輸入/輸出關(guān)系可以表示成其中2152.卷積碼的傳輸函數(shù)

卷積碼也是線性碼，輸出碼的最小碼重決定了卷積碼的最小碼距。計(jì)算卷積碼的碼距特性可以通過考察卷積碼的傳輸函數(shù)來得到，并且通過傳輸函數(shù)還可以估計(jì)卷積碼的性能。

216（2,1,3）卷積碼狀態(tài)圖

217（2,1,3）卷積碼流圖

218令表示a狀態(tài)下的狀態(tài)值，則219由上解得220系統(tǒng)傳輸函數(shù)為2213.卷積碼的譯碼及其性能卷積碼譯碼方法代數(shù)譯碼——根據(jù)卷積碼的本身編碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行譯碼，譯碼時(shí)不考慮信道的統(tǒng)計(jì)特性（早期方法）概率譯碼——譯碼在計(jì)算時(shí)要考慮信道的統(tǒng)計(jì)特性2223.卷積碼的譯碼及其性能（續(xù)）概率譯碼維特比譯碼序列譯碼2231.概率譯碼的思路

最大似然序列譯碼把接收序列和所有可能發(fā)送序列進(jìn)行比較，選擇一個(gè)漢明距最小的序列判作發(fā)送序列問題：當(dāng)輸入的信息序列長度為M時(shí)，對(duì)應(yīng)可能的路徑2M條。當(dāng)M很大時(shí)，計(jì)算量非常大224硬判決——在接收端，解調(diào)器輸出信號(hào)經(jīng)過判決后再進(jìn)行譯碼，信息有損失軟判決——接收端，信號(hào)經(jīng)解調(diào)后以模擬量的形式通過匹配濾波器送譯碼器進(jìn)行譯碼。

2252.Viterbi譯碼算法

不是一次計(jì)算和比較2M條路徑，而是采用分段逐步比較的方法，逼近發(fā)送序列的路徑，減小了計(jì)算量設(shè)卷積碼的狀態(tài)數(shù)為，在時(shí)刻k各狀態(tài)的計(jì)算如下：2263.卷積碼的性能

如果譯碼出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，卷積譯碼器輸出錯(cuò)誤序列，當(dāng)采用2PSK時(shí)，卷積碼的性能皆可以由下式計(jì)算：2274.3.5.級(jí)聯(lián)碼

根據(jù)香農(nóng)信道編碼定理，任何小于信道容量的數(shù)字通信，總可以找到一種編碼方法，達(dá)到任意小誤碼的通信。級(jí)聯(lián)碼使得信道編碼接近香農(nóng)極限228

Turbo碼編碼器(2,1,3)

1.Turbo碼

2291.Turbo碼

Turbo碼是并行的級(jí)聯(lián)碼，通過交織器將兩個(gè)并行的卷積碼支路聯(lián)合起來。交織器的功能為重新編排輸入信號(hào)的順序兩個(gè)卷積編碼器的輸入信息其內(nèi)容一樣但進(jìn)入編碼器的時(shí)間和順序不同，校驗(yàn)位也不相同230

Turbo碼譯碼器

231譯碼器工作原理將接收信息分為兩路，分別送入兩個(gè)MAP譯碼器第一路MAP譯碼器的輸出表示每個(gè)信碼由于編碼結(jié)構(gòu)帶來的外信息該信息經(jīng)過交織后與第二路接收結(jié)果一起送入第二個(gè)MAP譯碼器第二個(gè)譯碼器的輸出經(jīng)去交織饋送第一路譯碼器，同時(shí)輸出每個(gè)信碼供判決使用重復(fù)上述步驟，實(shí)現(xiàn)多次迭代，可取得較好譯碼效果2322.

串行級(jí)聯(lián)碼串行級(jí)聯(lián)碼編碼器結(jié)構(gòu)

ENC1——外碼編碼器ENC2——內(nèi)碼編碼器233串行級(jí)聯(lián)碼譯碼器結(jié)構(gòu)

234譯碼器工作原理兩個(gè)SISO譯碼器分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)編碼器譯碼時(shí)，先譯內(nèi)碼然后去交織再譯外碼外碼譯碼后得到的信息交織后饋送內(nèi)碼譯碼器的輸入端作為先驗(yàn)信息重復(fù)上述步驟，實(shí)現(xiàn)多次迭代，可取得較好譯碼效果2354.3.6.編碼調(diào)制問題的提出：在有擾信道，為了提高通信的可靠性，引入冗余信息為使信道編碼前后的信息傳輸速率不變，需要提高編碼后的傳輸速率，意味著信道帶寬增加為了減小傳輸?shù)膸挘枰捎枚噙M(jìn)制的調(diào)制方法，為使誤碼率不變，意味著要增加發(fā)射功率結(jié)論：有效性和可靠性存在矛盾解決方法：將調(diào)制和編碼技術(shù)統(tǒng)一考慮和設(shè)計(jì)2364.3.6.編碼調(diào)制

1.TCM格形編碼調(diào)制（TCM）是結(jié)合多進(jìn)制調(diào)制與卷積編碼的一種方法，它最早由Ungerboeck提出，目前作為ITU的標(biāo)準(zhǔn)，已廣泛應(yīng)用于Modem的傳輸和移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)

237一、TCM編碼

TCM編碼示意圖

238TCM編碼調(diào)制原理將m比特的信碼碼組經(jīng)過（n=m+1,k=m）卷積編碼變成（m+1）比特的碼組輸出輸出碼組符號(hào)集映射成2m+1種相位狀態(tài)的MPSK波形集合調(diào)制輸出239TCM編碼調(diào)制原理xi1xi2xim…卷積編碼器yi0yi1yim…映射ai=M(yi)MPSK調(diào)制器發(fā)射240TCM編碼調(diào)制原理信號(hào)映射采用了子集劃分的方式子集內(nèi)信號(hào)間的距離增大經(jīng)過優(yōu)化的卷積碼使各子集間距最大化2418PSK星座劃分

242TCM編碼器基本結(jié)構(gòu)

2432/3卷積碼格圖

2442/3卷積碼結(jié)構(gòu)

245二、

Turbo碼級(jí)聯(lián)高階調(diào)制目前，結(jié)合Turbo碼和高階調(diào)制的方法有如下兩種Robertson提出的基于TCM結(jié)構(gòu)形式的TTCMPT-TCM結(jié)構(gòu)

246TTCM結(jié)構(gòu)

247248Turbo編碼器速率調(diào)整多進(jìn)制調(diào)制多進(jìn)制解調(diào)信道軟判決Turbo譯碼器PT-TCM結(jié)構(gòu)

249調(diào)制和編碼在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用系統(tǒng)名稱調(diào)制情況信道編碼情況IntelsatVQPSKBCH（128，112）InmarsatAFM/BPSKBCHInmarsatB、C、MOQPSK/BPSK(2,1,7)卷積碼/交織TES（VSAT）QPSK/BPSK1/2或3/4可選IridiumQPSK關(guān)口站：(2,1,7)卷積碼終端：(4,3,7)卷積碼GlobalStar1/2卷積碼OdysseyOQPSK卷積碼2504.4.

差錯(cuò)控制前向糾錯(cuò)（FEC）ARQFEC與ARQ混合2514.4.

差錯(cuò)控制4.4.1純ARQ（PureARQ）

為了適應(yīng)不同的應(yīng)用，純ARQ方式也有多種形式等待重發(fā)方式回溯N重發(fā)方式選擇重發(fā)方式252一、

等待重發(fā)方式等待重發(fā)ARQ方式

253等待重發(fā)ARQ的系統(tǒng)流量為 ⊿：兩次發(fā)送之間的延遲k/n：編碼率P：平均接收正確率Rs：碼元速率Tp=n/Rs一、等待重發(fā)方式（續(xù)）254二、回溯N重發(fā)方式

回溯N重發(fā)ARQ方式255回溯N重發(fā)的系統(tǒng)流量為二、回溯N重發(fā)方式（續(xù)）

k/n：編碼率P：平均接收正確率N：回退量，與延時(shí)、包長和碼元速率有關(guān)256三、選擇重發(fā)方式

選擇重發(fā)ARQ方式

257選擇重發(fā)的系統(tǒng)流量為三、選擇重發(fā)方式（續(xù)）k/n：編碼率P：平均接收正確率2584.4.2混合ARQ方式

在實(shí)際系統(tǒng)中，經(jīng)常采用FEC與ARQ同時(shí)使用的情況，即對(duì)接收信息先進(jìn)行FEC糾錯(cuò)，然后判斷接收信息是否