《編碼與譯碼》ppt課件

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1、第10章編碼與譯碼10.1偽隨機(jī)序列10.2幀同步檢出10.3RS碼10.4Viterbi譯碼10.1偽隨機(jī)序列對于數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)，傳送的數(shù)字基帶信號(一般是一個數(shù)字序列)由于載有的信息，在時(shí)間上往往是不平均的(比如數(shù)字化的語音信號)，對應(yīng)的數(shù)字序列編碼的特性不利于數(shù)字信號的傳輸。我們可以通過對數(shù)字基帶信號預(yù)先進(jìn)行“隨機(jī)化”(加擾)處理，使得信號頻譜在通帶內(nèi)平均化，改善數(shù)字信號的傳輸；在接收端進(jìn)行解擾操作，恢復(fù)到原來的信號。偽隨機(jī)序列廣泛應(yīng)用于這類加擾、解擾操作中。下面以一類偽隨機(jī)序列——m序列為例，用DSPBuil

2、der構(gòu)建一個偽隨機(jī)序列發(fā)生器。10.1.1m序列m序列即最長線性反饋移位寄存器序列，是一種比較常見的偽隨機(jī)序列發(fā)生器，可由線性反饋寄存器(LinearFeedbackShiftRegisters，LFSR)來產(chǎn)生。如圖10-1所示。圖10-1線性反饋移位寄存器的構(gòu)成圖10-1中涉及的乘法和加法都是指模二運(yùn)算中的乘法和加法，即邏輯與和邏輯異或。要產(chǎn)生最長的線性反饋移位寄存器序列的n級移位寄存器，其特征多項(xiàng)式必須是n次本原多項(xiàng)式。比如，可以生成m序列的5級LFSR的特征多項(xiàng)式為m序列的特征多項(xiàng)式可表示為上式可生成的m序列

3、的周期為。10.1.2m序列發(fā)生器模型以為例，利用DSPBuilder構(gòu)建一個偽隨機(jī)序列發(fā)生器。圖10-2顯示了上式的DSPBuilder模型表示。這里采用相連的延時(shí)單元組作為移位寄存器，用異或(XOR)完成模二加運(yùn)算，輸出為mout。圖10-2m序列發(fā)生器模型不過圖10-2所示的電路可能無法正常工作，這是由于DSPBuilder默認(rèn)的延時(shí)單元在開始工作時(shí)存儲內(nèi)容為0，而對于m序列來說，起始序列為全0，那么根據(jù)多項(xiàng)式，輸出序列將為全0，全0序列不是正常的m序列。因此只要起始時(shí)寄存器中有一個為1，m序列就可以正常輸出。為

4、此，對圖10-2的模型進(jìn)行修改，修改后的模型見圖10-3所示。對圖10-3的模型進(jìn)行仿真，可得到一個偽隨機(jī)序列，如圖10-4所示。圖10-3修改后的m序列發(fā)生器模型圖10-4m序列發(fā)生器的Simulink仿真結(jié)果10.2幀同步檢出在數(shù)字通信系統(tǒng)中，同步是非常關(guān)鍵的。由于信號的遠(yuǎn)距離傳輸，不可避免地存在信號延時(shí)、干擾、非線性失真、收發(fā)兩端的時(shí)鐘偏差等。為保證數(shù)字傳輸信號的有效性，必須進(jìn)行同步。根據(jù)同步作用可以分為：載波同步、位同步、幀同步、網(wǎng)同步。本節(jié)以幀同步設(shè)計(jì)為例進(jìn)行介紹。在數(shù)字通信中，信號流的最小單元是碼元，若干碼

5、元構(gòu)成一個幀，若干個幀再構(gòu)成一個復(fù)幀，……。在接收端，必須分辨出每個幀的起始和接收，否則將無法正確恢復(fù)信息。這種同步被稱為幀同步(又稱群同步)。幀同步有很多實(shí)現(xiàn)方法，在此列舉一種：連貫插入法。即在每一幀的開頭連續(xù)插入一個特殊碼組，比如巴克碼。若在收端檢測到該特殊碼組的存在，就意味著幀開始了。10.2.1巴克碼巴克碼是一個有限長的數(shù)字序列。一個n位巴克碼序列，其中1≤i≤n，取值為+1或者-1，其局部自相關(guān)函數(shù)滿足：n，j=00,±1，0＜j＜n0，j≥n即當(dāng)j=0時(shí)，巴克碼的局部自相關(guān)函數(shù)達(dá)到峰值；j為其它值時(shí)，在附近

6、波動，可以用作幀同步的特殊碼組。符合上述自相關(guān)特性的碼組是存在的，比如｛+1,+1,+1,-1,-1,+1,-1｝就是7位巴克碼序列。當(dāng)j=0時(shí)，,達(dá)到峰值；當(dāng)j=1時(shí)，R(i)=1；當(dāng)j=3、5、7時(shí)，R(i)=0；當(dāng)j=2、4、6時(shí)，R(i)=-1。10.2.2巴克碼的檢出模型根據(jù)10.2.1小節(jié)介紹的原理，若需要在數(shù)字信號流中檢出巴克碼組，只要檢測序列的自相關(guān)函數(shù)即可。在Simulink環(huán)境中，建立一個DSPBuilder模型，檢出7位巴克碼，序列為｛+1,+1,+1,-1,-1,+1,-1｝，如圖10-5所示。

7、圖10-5幀同步檢出模型由ShiftTaps模塊完成輸入序列存儲，由bxp1m、bxn1m子系統(tǒng)模塊完成運(yùn)算。7輸入加法器模塊完成求和運(yùn)算。注意，若要求幀同步輸出脈沖沒有延時(shí)，不能選擇參數(shù)“Pipeline(流水線)”。由Comparator比較器模塊和Constant常數(shù)模塊構(gòu)成判決電路，Constant模塊的值設(shè)為6，即只要序列局部自相關(guān)函數(shù)輸出大于6，就認(rèn)為檢出巴克碼了。對于輸入的數(shù)字序列值是0或者1，而對于巴克碼則是+1和-1。我們在這里規(guī)定輸入數(shù)字信號序列中的0對應(yīng)于巴克碼的-1。據(jù)此可以建立兩個子系統(tǒng)模塊b

8、xp1m和bxn1m，分別完成、。子系統(tǒng)模塊圖見圖10-6和圖10-7。圖中只用了一個選擇器和幾個常數(shù)模塊就實(shí)現(xiàn)了要求的的功能。圖10-6bxp1m子系統(tǒng)圖10-7bxn1m子系統(tǒng)在Simulink中仿真時(shí)通過FromWorkspace1模塊從MATLAB的工作區(qū)獲得輸入序列：11100101111010011011仿真結(jié)果檢測到