信息论基础与编码 (21)
21页1、卷积码的译码卷积码的译码卷积码的译码可分为两大类型卷积码的译码可分为两大类型:代数译码代数译码与与概率译码概率译码。(1)(1)代数译码代数译码:从码的代数结构出发,以一个约束度的接收:从码的代数结构出发,以一个约束度的接收序列为单位,对该接收序列的信息码组进行译码。大数序列为单位,对该接收序列的信息码组进行译码。大数逻辑译码是代数译码的主要方法。逻辑译码是代数译码的主要方法。代数译码中,用代数译码中,用矩阵矩阵描述比较方便。描述比较方便。(2)(2)概率译码概率译码:从信道的统计特性出发,以远大于约束度的:从信道的统计特性出发,以远大于约束度的接收序列为单位,对信息码组进行最大似然的判决。接收序列为单位,对信息码组进行最大似然的判决。维维特比译码特比译码和和序列译码序列译码是其最主要的方法。是其最主要的方法。在维特比译码中,用在维特比译码中,用网格图网格图来描述码的译码更为方便。来描述码的译码更为方便。卷积码的最大似然译码卷积码的最大似然译码维特比算法维特比算法 卷积码的译码就是搜遍网格图找出最可能的发码序列。搜寻网格图时所用的相似性度量可以是汉明距离,这种最小距离准则的译码算法叫卷
2、积码的最大似然译码。以一个具体例子来说明维特比算法的执行过程。例例:某:某(2,1,2)卷积码,卷积码,其编码器结构如图其编码器结构如图所示,设发送的所示,设发送的码字序列是码字序列是C=(00,00,00,00,00,00,00,),接收的码字序列接收的码字序列是是R=(10,00,01,00,00,00,00,),试用维特比算法译码。试用维特比算法译码。编码器状态的定义编码器状态的定义状态状态S000S110S201S311状态转移图状态转移图卷积码的状态转移图卷积码的状态转移图卷积码的网格图卷积码的网格图红实线红实线表示输入为表示输入为0 0时产生的转移分支;时产生的转移分支;黄虚线黄虚线表示输入为表示输入为1 1时产生的转移分支。时产生的转移分支。7 译码器接收到译码器接收到 R 序列后,按序列后,按最大似然法则最大似然法则力图力图寻找编码器在网格图上原来走过的路径,也就寻找编码器在网格图上原来走过的路径,也就是寻找具有是寻找具有最大度量的路径最大度量的路径;因此,译码器必须寻找因此,译码器必须寻找与与 R 有最小距离的路径有最小距离的路径,即计算和寻找即计算和寻找 mind(
3、R,Cj)。最大似然译码最大似然译码/最小距离译码最小距离译码8在起始的第在起始的第0个到第个到第2个时刻内,编码器根据输入的信息元不个时刻内,编码器根据输入的信息元不同从同从S0状态向四个可能的状态之一行进;状态向四个可能的状态之一行进;本例假定信息序列长为本例假定信息序列长为L=5个信息组,最后个信息组,最后 m=2个个信息组是信息组是全全0,所以在篱笆图上的最后两个时刻向,所以在篱笆图上的最后两个时刻向 S0 状态返回;状态返回;篱笆图上各连续分支组成了可能的路径,它们代表了各种可篱笆图上各连续分支组成了可能的路径,它们代表了各种可能的码序列;能的码序列;由于可能的输入信息序列有由于可能的输入信息序列有 2kL=25=32 个,可能的路径有个,可能的路径有32条;条;每个分支上的数字表示输出的子码。每个分支上的数字表示输出的子码。维维特比译码的基本原理特比译码的基本原理9译码器译码器不是在篱笆图上一次就计算和比较不是在篱笆图上一次就计算和比较 2Lk 条路径,而是接收一段,就计算、比较一段,条路径,而是接收一段,就计算、比较一段,从而在每个状态时,选择进入该状态的最可能从而在每个
4、状态时,选择进入该状态的最可能的分支。的分支。维特比译码的基本思想:将接收序列维特比译码的基本思想:将接收序列 R 与篱与篱笆图上的路径逐分支地比较笆图上的路径逐分支地比较,然后,然后留下与留下与 R 距离最小的路径,称为幸存路径,而去掉其余距离最小的路径,称为幸存路径,而去掉其余可能的路径,并将这些幸存路径逐分支地延长可能的路径,并将这些幸存路径逐分支地延长并存储起来。并存储起来。幸存路径的数目等于状态幸存路径的数目等于状态数。数。维特比译码工作原理维特比译码工作原理假设译码器的初始状态为全假设译码器的初始状态为全0;第一步第一步:接收序列的第接收序列的第0个分支个分支 R0=10 进入译码进入译码器。从器。从 S0 状态有两个分支,它们是状态有两个分支,它们是 00 和和 11,R0与这两个分支比较,比较的结果和到达的状态与这两个分支比较,比较的结果和到达的状态如图和表中所如图和表中所示:示:每个状态每个状态/节点都有两个存储器:节点都有两个存储器:路径存储器:存储该状态的部分路径存储器:存储该状态的部分路径;路径;路径值存储器:存储达到该状态路径值存储器:存储达到该状态的部分路径
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