一、卷積碼編碼器

一個(n,k,K)卷積編碼器由Kk級移位寄存器和n個模2加法器(輸出發生器)組成。編碼輸出的n比特不僅取決於正在移入的k比特,還與這之前輸入的K-1個k位有關。所以卷積編碼器是有「記憶」的。

二、卷積編碼器的描述方法

1、卷積編碼器的連接圖; 2、連接矢量; 3、多項式表示法; 4、編碼器衝激響應; 5、狀態圖; 6、樹圖; 7、網格圖。

三、卷積碼的連接表示

一個編碼效率為1/n,約束度為K的卷積編碼器的連接矢量和多項式分別定義為:

編碼器連接矢量僅僅是指示模2和加法器與Kk級移位寄存器狀態之間連接方式的符號。

四、舉例:(2,1,3)卷積編碼器

1、(2,1,3)卷積碼過程示意圖的分析

在初始時刻,假設寄存器狀態為(0,0,0)。 在t1時刻,輸入1,則寄存器狀態變為(1,0,0),相當於把初始寄存器狀態(0,0,0)中從左往右第三個0「擠」掉了。 在t2時刻,輸入0,則寄存器狀態變為(0,1,0),相當於把t1時刻寄存器狀態(1,0,0)中從做往右第三個0「擠」掉了。 在t3時刻,輸入1,則寄存器狀態變為(1,0,1),相當於把t2時刻寄存器狀態(0,1,0)中從做往右第三個0「擠」掉了。 接著需要兩個沖洗比特(連續輸入兩個0),用以清空寄存器。 在t4時刻,輸入0,則寄存器狀態從t3時刻的(1,0,1)變為(0,1,0),相當於把t3時刻寄存器狀態(1,0,1)中從做往右第三個1「擠」掉了。 在t5時刻,輸入0,則寄存器狀態從t4時刻的(0,1,0)變為(0,0,1),相當於把t4時刻寄存器狀態(0,1,0)中從做往右第三個0「擠」掉了。 為什麼用兩個沖洗比特就可以達到清空寄存器的目的呢?為什麼不是三個呢?畢竟再輸入一個0,寄存器狀態才恢復為初始狀態(0,0,0)呀。其實,輸入兩個就達到了清空寄存器的目的了,試想一下,如果在t6時刻輸入一個1,這時候寄存器狀態就從(0,0,1)變為(1,0,0),t5時刻的寄存器狀態中的1被「擠」掉了,也就是這個1被捨棄掉了。換言之,這個1是沒用的,所以兩個沖洗比特足矣,只需要把寄存器狀態變為(0,0,X)的形式即可,其中,X可為0或1。不管X為0還是1,都對下一個輸入的寄存器狀態沒有影響。在下一個輸入進來的時候,X都會被捨棄掉。

2、編碼器的衝激響應

卷積碼是線性碼,因此輸出是輸入和系統衝激響應的卷積運算,這也是卷積碼名稱的由來。衝激響應就是編碼器輸入單個「1」比特的響應。此時輸入信息序列m=1 0 0(後面兩個0是沖洗比特)。

輸出 11 10 11 就是編碼器的衝激響應。 所以,當實際輸入信息序列,系統輸出是卷積和。當 m=1 0 1時,有

3、多項式描述

將卷積碼編碼器看著一組循環移位寄存器,用描述循環碼的方式來表示編碼器。用多項式來描述連接方式。

多項式的最低端對應寄存器的輸入級。

4、編碼器狀態圖

卷積編碼是有限狀態機器件。只有有限個狀態機制,狀態提供了有關過去序列過程以及一組將來可能輸出序列的限制,即下一狀態總是受到前一狀態的限制。

5、樹圖

狀態圖完全描述了編碼器的特性,但沒有表示時間過程。樹圖在狀態圖的基礎上增加了時間尺度。 寄存器狀態:a=00 b=10 c=01 d=11

6、(2,1,3)網格圖

利用了樹狀圖的重複性,描述更方便簡捷。

給定輸入數據序列,根據網格圖,可以方便的得到編碼輸出序列。虛線代表輸入比特為1,實線代表輸入比特為0。例如,當輸入數據序列為1 1 0 1 1時,可根據網格圖得到其對應的編碼輸出序列為11 01 01 00 01,如下圖所示:


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