物理第讲 信道编码循环码生成多项式和生成矩阵交织
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循环码(7,3)码(生成多项式1)(234+++=x x xx g )摘要:本报告详细给出了循环码的定义以及由生成多项式求解生成矩阵和系统生成矩阵的过程,并在Matlab 环境下写出了循环码的编码器和解码器代码,实现了编码和译码功能。
分析和讨论了 此码发现错误、纠正错误的能力,并讨论了其与线性分组码、Hamming 码等信道编码的区别与联系。
关键字:循环码 编码 译码 检错 纠错 Matlab信道编码:信道编码又称差错控制编码或纠错编码,它是提高信息传输可靠性的有效方法之一。
一类一类信道编码是对传输信号的码型进行变换,使之更适合于信道特性或满足接收端对恢复信号的要求,从而减少信息的损失;另一类信道编码是在信息序列中人为的增加冗余位,使之具有相关特性,在接收端利用相关性进行检错或纠错,从而达到可靠通信的目的。
1.1、循环码循环码是线性分组码中一个重要的分支。
它的检、纠错能力较强,编码和译码设备并不复杂,而且性能较好,不仅能纠随机错误,也能纠突发错误。
循环码是目前研究得最成熟的一类码,并且有严密的代数理论基础,故有许多特殊的代数性质,这些性质有助于按所要求的纠错能力系统地构造这类码,且易于实现,所以循环码受到人们的高度重视,在FEC 系统中得到了广泛应用。
1.1.1、循环码定义定义:一个线性分组码,若具有下列特性,则称为循环码。
设码字 )(0121c c c c c n n ⋅⋅⋅=-- (1.1.1) 若将码元左移一位,得 ())(10121--⋅⋅⋅=n n c c c c c (1.1.2)()1c也是一个码字。
由于(k n ,)线性分组码是n 维线性空间n V 中的一个k 维子空间,因此()k n ,循环码是n 维线性空间n V 中的一个k 维循环子空间。
注意:循环码并非由一个码字的全部循环移位构成。
1.1.2、循环码的特点循环码有两个数学特征: (1)线性分组码的封闭型;(2)循环性,即任一许用码组经过循环移位后所得到的码组仍为该许用码组集合中的一个码组。
1、已知一个4进制信号的码元速率为4800波特,则其对应的信息速率是( C )A.4800bit/sB.2400bit/sC.9600bit/sD.14400bit/s2、产生已抽样信号频谱混叠的原因是( C )A.f s≥f mB.f s=2f mC.f s<2f mD.f s≥2f m3、样值为301△,它属于A律13折线的( B )A.第5量化段B.第6量化段C.第7量化段D.第8量化段4、在同一条链路上可传输多路信号,利用的是各路信号之间的( B )A. 相似性B.正交性C. 一致性D. 重叠5、在光纤中采用的多路复用技术是( C )A.时分复用B. 频分复用C.波分复用D. 码分复用R=( ), 信1、在4进制系统中,每秒钟传递1000个4进制符号,此系统的码元速率B R( ).( A )息速率bA.1000Bd,2000b/sB.2000Bd,2000b/sC. 2000Bd,1000b/sD. 1000Bd,1000b/s2、满足抽样定理时低通型信号的抽样频率应选为( D )A.f s≥f mB.f s=2f mC.f s<2f mD.f s≥2f m3、设模拟信号s(t)的幅度在[-2,2]v内均匀分布,对它进行奈奎斯特速率抽样,并均匀量化后,编为2进制码。
量化间隔为1/64v,需要多少量化电平数?( D )A.64B.128C.192D.2564、消息码为:1010001110001,对应的AMI码为:( A )A. +10-1000+1-1+1000-1B. +10-00000-1+1000-1C. -10+1000+1-1+1000-1D. +10+1000-1-1+1000+15、PCM30/32的二次群速率为( B )A.64 kb/sB.8.448Mb/sC.384kb/sD.2.048Mb/s2、产生已抽样信号频谱混叠的原因是( C )A.f s≥f mB.f s=2f mC.f s<2f mD.f s≥2f m3、均匀量化的PCM系统中,编码位数每增加1位,量化信噪比可增加( C )dB.A.2B. 4C. 6D. 84、绝对码为:10010110,对应的相对码为:( B )A. 10100101B.11100100C. 11100110D. 110001105、SDH采用的数字复接方法一般为( B )A.异步复接B.同步复接C.异步复接或同步复接D.以上都不是1、出现概率越__小__ 的消息,其所包含信息量越大;2、模拟信号的数字化过程主要包括抽样、_量化 _和编码;3、数字复接的方式主要有按位复接、按字复接和按帧复接;4、为了减小相干载波的稳态相位误差,应减小带通滤波器带宽和增大锁相环的增益;5、分组码(n,k)的编码效率为_ k/n ;1、衡量数字通信系统可靠性的主要指标是___差错率;2、模拟信号的数字化过程主要包括抽样、量化和编码;3、数字复接的方式主要有按位复接、按字复接和按帧复接;4、匹配滤波器就是指在某一特定时刻,使滤波器的瞬时输出信噪比最大的线性滤波器;5、码组0011011与码组0011011之间的码距是_ 0 _;1、已知8进制数字信号的传输速率为1600波特,若信息速率保持不变,变换成2进制数字信号的传输速率为 4800 波特。
第五章 信道编码 习题解答1.写出与10011的汉明距离为3的所有码字。
解:共有10个:01111,00101,00000,01010,01001,00110,11101,10100,11000,11110。
2. 已知码字集合的最小码距为d ,问利用该组码字可以纠正几个错误?可以发现几个错误?请写出一般关系式。
解:根据公式:(1)1d e ≥+ 可发现e 个错。
(2)21d t ≥+ 可纠正t 个错。
得出规律:(1)1d = ,则不能发现错及纠错。
(2)d 为奇数:可纠12d -个码元错或发现1d -个码元错。
(3)d 为偶数:可纠12d-个码元错,或最多发现1d -个码元错。
(4)码距越大,纠、检错能力越强。
3.试计算(8,7)奇偶校验码漏检概率和编码效率。
已知码元错误概率为410e p -=。
解:由于410e p -=较小,可只计算错两个码元(忽略错4或6个码元)的情况:228788!10 2.8106!2!e p C p --==⨯=⨯⨯ 787.5%8η==4.已知信道的误码率410e p -=,若采用“五三”定比码,问这时系统的等效(实际)误码率为多少? 解:由于410e p -=较小,可只计算错两个码元的情况1125211283232(1)610e e e p C C p p C C p --=-≈=⨯5.求000000,110110,011101,101011四个汉明码字的汉明距离,并据此求出校正错误用的校验表。
解:先求出码字间距离:000000 110110 011101 101011000000 4 4 4 110110 4 4 4 011101 4 4 4 101011 4 4 4汉明距离为4,可纠一位错。
由于一个码字共有6个码元,根据公式:21617rn ≥+=+= 得 3r = 即每个码字应有3位监督码元,6-3=3位信息码元。
直观地写出各码字:123456000000110110011101101011x x x x x x 令456x x x 为监督码元,观察规律则可写出监督方程:413523612x x x x x x x x x=⊕⎧⎪=⊕⎨⎪=⊕⎩从而写出校验子方程:113422353126s x x x s x x x s x x x *********⎧=⊕⊕⎪=⊕⊕⎨⎪=⊕⊕⎩列出校验表:6.写出信息位6k =,且能纠正1个错的汉明码。
第五章 信道编码 习题解答1.写出与10011的汉明距离为3的所有码字。
解:共有10个:01111,00101,00000,01010,01001,00110,11101,10100,11000,11110。
2. 已知码字集合的最小码距为d ,问利用该组码字可以纠正几个错误?可以发现几个错误?请写出一般关系式。
解:根据公式:(1)1d e ≥+ 可发现e 个错。
(2)21d t ≥+ 可纠正t 个错。
得出规律:(1)1d = ,则不能发现错及纠错。
(2)d 为奇数:可纠12d -个码元错或发现1d -个码元错。
(3)d 为偶数:可纠12d-个码元错,或最多发现1d -个码元错。
(4)码距越大,纠、检错能力越强。
3.试计算(8,7)奇偶校验码漏检概率和编码效率。
已知码元错误概率为410e p -=。
解:由于410e p -=较小,可只计算错两个码元(忽略错4或6个码元)的情况:228788!10 2.8106!2!e p C p --==⨯=⨯⨯ 787.5%8η==4.已知信道的误码率410e p -=,若采用“五三”定比码,问这时系统的等效(实际)误码率为多少? 解:由于410e p -=较小,可只计算错两个码元的情况1125211283232(1)610e e e p C C p p C C p --=-≈=⨯5.求000000,110110,011101,101011四个汉明码字的汉明距离,并据此求出校正错误用的校验表。
解:先求出码字间距离:000000 110110 011101 101011000000 4 4 4 110110 4 4 4 011101 4 4 4 101011 4 4 4 汉明距离为4,可纠一位错。
由于一个码字共有6个码元,根据公式:21617rn ≥+=+= 得 3r = 即每个码字应有3位监督码元,6-3=3位信息码元。
直观地写出各码字:123456000000110110011101101011x x x x x x 令456x x x 为监督码元,观察规律则可写出监督方程:413523612x x x x x x x x x=⊕⎧⎪=⊕⎨⎪=⊕⎩从而写出校验子方程:113422353126s x x x s x x x s x x x *********⎧=⊕⊕⎪=⊕⊕⎨⎪=⊕⊕⎩列出校验表:6.写出信息位6k =,且能纠正1个错的汉明码。