卷积编码原理过程（卷积编码）

大家好，杨子来为大家解答以上问题，卷积编码原理过程，卷积编码很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、卷积码/维特比译码，你说的卷积码/维特比译码是什么意思？

2、卷积码在一个二进制分组码(n，k)中包含k个信息比特，码组长度为n，每个码组的(n-k)个校验位只与当前码组的k个信息比特有关，与其他码组无关。为了达到一定的纠错能力和编码效率(=k/n)，分组码的块长n通常比较大。编译代码时，必须存储整个信息代码组，由此产生的延迟随着n的增加而线性增加。

3、为了减少这种延迟，人们提出了各种解决方案，其中卷积码是一种较好的信道编码方法。这种编码方式也是将K个信息比特编码成N个比特，但K和N通常很小，特别适合以串行形式传输信息，从而减少编码延迟。

4、与分组码不同，卷积码中编码的N个符号不仅与当前段的K个信息有关，还与前(N-1)段的信息有关，编码过程中相互关联的符号个数为nN。所以这n次中的符号数nN通常称为这种码的约束长度。卷积码的纠错能力随着n的增加而增加，在编码器复杂度相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。另一个区别是分组码有严格的代数结构，而卷积码至今没有找到如此严格的数学手段，将纠错性能与码结构有规律地联系起来。目前，计算机大多用于搜索好代码。

5、下面举个例子简单解释一下卷积码的编码原理。如前所述，卷积码编码器在一段时间内输出的N比特码不仅与该段时间内的K比特信息比特有关，还与前M段的信息比特有关。这里一般用m=N-1作为(N，k，m)来表示卷积码(注：有些文献也用(N，k，N)来表示卷积码)。图1是一个卷积码的编码器，其中n=2，k=1，m=2，所以它的约束长度nN=n(m ^ 1)=23=6。

6、图1 (2，1，2)卷集编码编码器

7、在图1中，和是移位寄存器，它们的初始状态都是零。和之间的关系如下：

8、(1)

9、如果输入信息为D=[11010]，为了使所有信息D通过移位寄存器，必须在信息位后加三个零。表1列出了卷积编码在信息d方面的状况

10、表1卷积编码期间信息D的状态

11、输入信息D 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0

12、B3 B2 00 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

13、输出c1c210101010101010000

14、描述卷积码有两种方法，即图形表示法和解析表示法。解析表示抽象难懂，图形表示简单明了描述卷积码。常用的图形描述有树形图、网格图、状态图。由于篇幅原因，这里就不赘述了。

15、卷积码的译码方法可以分为代数译码和概率译码。代数译码方法完全基于其代数结构，即利用生成矩阵和监督矩阵进行译码。代数解码中最重要的方法是大数的逻辑解码。常用的概率译码有两种，一种是序列译码，另一种是维特比译码。代数译码虽然设备简单，计算量小，但其译码性能(误码)比概率译码差很多。因此，目前数字通信的前向纠错中广泛采用概率译码方法。

16、维特比译码方法简介

17、维特比译码算法是卷积码的一种译码算法。缺点是算法的复杂度随着约束长度的增加而迅速增加。当约束长度n为7时，有64条路径要比较，当约束长度n为8时，有128条路径。(2名(N-1))。因此，维特比解码通常用于约束长度小于10的情况。

18、编码(例如约束长度为7):编码器的7个延迟器的状态(0，1)构成整个编码器的64个状态。当编码器输入0或1时，每种状态都会跳到另一种状态。例如，当110100输入1时，

19、解码过程是逆过程。算法中规定T时刻接收到的数据要进行64次比较，即64个状态的每条路径有两个分支(因为输入0或1)。同时，它跳转到两个不同的状态，并将两个相应的输出与实际接收的输出进行比较。如果测量值被丢弃(即比较结果相差很大)，剩下的称为幸存路径，幸存路径加上之前幸存路径的测量值后保存，这样就有64条幸存路径。解码结束时，从64条幸存路径中选择一条度量最小的路径，逆向推导幸存路径(称为回溯)得到相应的解码输出。

20、这种算法在TI的C54x dsp上运行速度为100M，但不能满足数据传输速度的要求。主要时间花在每条路径的两次比较上。在两次比较期间，需要从存储器中取出三个数字(最后幸存路径的测量值和两次状态跳变的相应输出值)。比较之后，需要将两个数字(幸存路径的新总数和下一跳的状态)写入存储器，因此一个数据包为256字节，因此我们知道解码一个数据包大约需要多少时间。加上其他开销，最终实验结果约为0.06m，但以64k速率传输仅需0.03m。

本文讲解到此结束，希望对大家有所帮助。