六、 实验仪器
1、移动通信实验箱 一台; 2、台式计算机 一台;
四、实验原理
1 交织在纠突发差错中的原理
数字信号在传输过程中,会受到各种噪声和干扰的影响,使接收端产生错误判决,造成误码(差错)。差错的类型主要有二种。
1). 随机差错
信道中各码元是否出现差错,与其前、后码元是否差错无关,每个码元独立地按一定的概率产生差错。从统计规律看,可以认为这种随机差错是由加性高斯白噪声AWGN引起的,主要的描述参数是误码率。
2). 突发差错
差错成片出现,一个差错片称为一个突发差错。突发差错总是以差错码元开头、以差错码元结尾,头尾之间并不是每个码元都错,而是码元差错概率大到超过了某个标准值。通信系统中的突发差错是由突发噪声引起的,比如雷电、强脉冲、时变信道的衰落等。存储系统中,磁带磁盘物理介质的缺陷、读写头的接触不良等造成的差错均为突发差错。
对突发差错,本身有多种纠突发差错的编码方式,如GSM移动通信中所用FIRE码。也可以简单地利用交织的方式打乱成片的突发差错,与一般的纠错编码相结合,也能达到很好的纠突发差错的效果。
最简单的交错器是一个n?m的存储阵列,码流按行输入后按列输出。图3.2.1-1是一个适用于码长N=7的5?7行列交错器的示意图,从图中看到,码流的顺序1,2,3?,7,8?经交错器后变为1,8,15,22,29,2,9?。现假设信道中产生了5个连续的差错,如果不交错,这5个差错集中在1个或2个码字上,很可能就不可纠。采用交错方法,则去交错后差错分摊在5个码字上,每码字仅一个。
7 14 21 28 35
6 13 20 27 34
5 12 19 26 33 4 11 18 25 32 3 10 17 24 31 2 1 9 8 16 23 30 出
7 14 21 6 13 20 5 12 19 4 11 18 3 10 17 24 31 2 9 16 23 30 1 8 15
入 15 22 29 28 35 27 26 34 33 25 32 22 29 出
?? 2 29 22 15 8 1
信道中5个连续的突发差错
信道
去交错器
入
交错器
图3.2.1-1 5?7行列交错器工作原理示意图
2 利用交织与分组编码结合纠突发差错的实验
我们首先设计能纠一位差错的(7,4)系统线性分组码。输入信息bit为:[u3,u2,u1,u0]。(7,4) 线性分组码,其生成矩阵是:
G =?0??1??1?1111001111000010000100??0?0??1?
编码后数据为[c6,c5,c4,c3,c2,c1,c0],该编码是系统编码,所以,其中
[c3,c2,c1,c0]= [u3,u2,u1,u0]
其编码电路设计如图3.2.1-2:
图3.2.1-2
该线性分组码在无交织时,一个7比特收码中如果错2位比特将不能正确译码。
然后,我们设计一个8×7交织器以后,让八个(7,4)分组码经过交织器后输出到信道,进行传输。在信道传输的过程中,如果发生一个长度小于8bit的突发差错,在接收端解交织以后,错误比特将分摊在多个码字上,每码字仅一个差错,在分组码的纠错范围以内,突发差错可以完全纠正过来。
7 14 21 28 35 42 49 56
6 13 20 27 34 41 48 55
5 12 19 26 33 40 47 54 4 11 18 25 32 39 46 53 3 10 17 24 31 38 45 52 2 9 16 23 30 37 44 51 1 8 15 22 29 36 43 50 7 14 21 28 35 42 49 56 6 13 20 27 34 41 48 55 5 12 19 26 33 40 47 54 4 11 18 25 32 39 46 53 3 10 17 24 31 38 45 52 2 9 16 23 30 37 44 51 1 8 15 22 29 36 43 50
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