[doc格式] Viterbi译码算法改进

[doc格式] Viterbi译码算法改进 Viterbi译码算法改进 第23卷第2期 2009年2月 常熟理工学院(自然科学) JournalofChangshuInstituteTechnology(NaturalSciences) Vo1.23No.2 Feb.,2009 Viterbi译码算法改进 毛淑华,李丽华 (东华理工大学信息 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院通信与信息技术系,江西抚州344000) 摘要:改进后的Viterbi译码算法,不但保持了原有Viterbi算法的特性,而且在减少译码路径的情 况下,较好地解决了突发错误信道中原Viterbi译码算法性能急剧下降的问题.通过在编码信道模 型上的仿真 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:正确的约束位越多,分布的越密,则性能提高越明显. 关键词:信道编码;维特比译码;通信 中图分类号:TN911.22文献标识码:A文章编号:1008—2794(2009)02一O115—03 卷积码广泛应用于各种数字通信系统中.其中卫星通信中信道部分也大量采用卷积码.描述卷积编码的方 法很多,如卷积码的矩阵描述,生成多项式描述,树图(网格图)描述,有限状态图描述等,并且卷积码的描述方 法与它所采用的译码 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 密切相关.目前比较成熟的方法有卷积码的生成多项式矩阵描述和网格图描述.卷积 码的网格图描述是一种形象的表示卷积码编译码过程的方法,Viterbi基于网格图提出着名的Viterbi译码算法 成为目前解决卷积码译码的最有效的算法.卷积码的概率译码不仅利用码自身的代数结构,而且还考虑了信道 的统计特性,因而能充分发挥卷积码的特点,使译码错误概率达到最4,i. 1卷积码原理 卷积码是把k个信息比特的输入经编码后,形成n个比特的输出,通常k和n很小,特别适宜于以串行形式 传输信息,延时小.与分组码不同,卷积码中编码后的n个码元不但与当前段的个信息有关,而且与前面(?一1) 段的信息有关,因此称J7v为约束长度.编码过程中相互关联的码元为舭个.卷积码的纠错能力随着?的增加而 增大,而差错率随着J7,r的增加而指数下降.在编码器复杂性相同的情况下,卷积码的性能优于分组码[41. 卷积码的译码方法可分为两大类,一类是代数译码,利用编码本身的代数结构进行译码,不考虑信道本身 的统计特性.该方法的硬件实现简单,但性能较差,其中具有典型意义 的是门限译码.另一类是概率译码,这种 译码通常建立在最大似然准则的基础上.由于计算用到了信道的统计特性.因而提高了译码性能,但这种性能 的提高是以增加硬件的复杂度为代价的.常用的概率译码方法有维特比译码和序列译码.卷积码概率译码的基 本思路是:以断续的接收码流为基础,逐个计算它与其他所有可能出现的,连续的网格图路径的距离,选出其中 可能性(概率)最大的一条作为译码估值输出.概率最大在大多数场合可解释为距离最小,这种最小距离译码体 现的正是最大似然的准则1. 收稿日期:2008—11-29 作者简介:毛淑华(1979一),女,江西省南城县人,东华理工大学信息工程学院通信与信息技术系助教,大学计算机应用 技术研究生,研究方向:通信技术. 116常熟理工学院(自然科学)2009矩 2硬判决Viterbi译码算法原理 Viterbi算法是一种最大似然译码算法.它并不是在网格图上一次比较所有可能的2条路径(序列),而是接 收一段,计算,比较一段,选择一段最有可能的码段(分支),从而达到整个码序列是一个有最大似然函数的序列. Viterbi算法的基本思路是:以断续的接收码流为基础,逐个计算它与其他所有可能出现的,连续的格状图 路径的距离,选出其中可能性(概率)最大的一条作为译码估值输出. 从时间单位m至,网格图中2个状态中的每一个有一条幸存路径,共有2条.但在时间单位后,网格上 的状态数目减少,幸存路径也相应减少.最后到第+m单位时间,网格图上的状态数目减少,因此仅剩下一条 幸存路径.这条路径就是要找的具有最大似然函数的路径,也就是译码器输出的估值序列.由此可知,在网格图 上用维特比算法得到的路经一定是一条最大似然路径,因此这种方法是最佳的. 3改进Viterbi译码算法原理 在Viterbi译码中,对于长度为的二进制序列的最佳译码,需要对有可能发送的2个不同序列的2条路径 的似然函数累加值(即路径量度)进行比较,选取其中最大的一条.当该二进制序列的某位数据已经确定为正 确的时,那么,所有不符合该正确数据的路径认为是错误的,这样,可以使候选路径减半,即为2.所以我们每 确定一位,就可以使候选路径减半,当确定了m位后候选路径数量变为2.当一个位被确定为正确后,其不仅 自身译码正确,同时可以影响其附近的位. 设编码器含有?个状态,其从0状态开始,当经过时刻后, 返回0状态,其译码的网格图见图1.在.,时刻的接收的数据,与 从J-1时刻,第i-~-状态,到.,时刻,第k个状态输出的数据的汉明 距离记为Cj(i,k)(i状态与状态之间不存在连接的话,那么G(, )=?).从0时刻,0状态,到达第.,时刻,k状态的所有路径中,其 中一条路径具有最小汉明距离,(),该路径在每个时刻经过的状 态记录在()中,那么最终(0)就是译码的最优路径. 4两种Viterbi译码算法性能的比较 在仿真中,令数据大小为250比特,信息 位由随机数产生,加6位的状态归零码.共 256比特.仿真的参数记录在表1中. 表1仿真参数 原始数据大小归零码长度数据包大小编码 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 信道仿真次数 2506256*2RSCBSC1ooo 在仿真中,编码后的数据包的格式如图2所示,每个数据包被分为rt个段51一sn,每段内含有m个比特, B1一Bm.每段(最后一段sn除外)的第m一1个比特为我们所知道的正确的约束位(图中黑色部分).这样共有(256/ m)一1个正确的约束位,且呈均匀分布.仿真中,/7/,取2,4,8,16进行仿真,分别测试了译码后的误码率与误包率. 采用两种算法进行译码,以进行比较,一种是采用改进算法进行译 码;一种是未进行改进算法,仅在译码后将已知正确的比特填充进 译码结果中,对此两种算法进行比较,结果见图3,图4. SlS2SiSn /一一/////\ B1B2B3B4Bm一3墨田Bm 图2包结构BER 图3误包率性能曲线 第2期毛淑华,李丽华:Viterbi译码算法改进117 5结论 卷积码已经广泛应用于卫星通信和移动通信等无线通信系 统中,其编译码技术研究不断有新的进展,信道编码技术已经成 为一门标准技术而被广泛地应用于各种通信系统中.本文研究的 Viterbi算法对卷积码的译码是一种改进.纠错编码技术处于不断 的发展之中,新的编码在实际中的应用,会给编码分析人员提出 新的课题,这就 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 我们不断研究新方法,去解决实际工作中出 现的新问题.BER 图4误码率性能曲线 参考文献: 【1】王新梅,肖国镇.纠错码——原理与方法[MI.西安:西安电子科技大学出版社,2001. 【2]杨留清,张闽申,徐菊英.数字移动通信系统【M].北京:人民邮电出版社,1998. 【3】Lins,CostelloDJ.差错控制编码基础和应用[M】.北京:人民邮电出版社,1981. 【4】张宗橙.纠错编码原理与应用【M].北京:电子工业出版社,2003:83—86., [5】温学东.卷积码编码及其Vietbri译码算法的FPGA实现【J】. 信息与电子工程,2005,3(9):176—179. [6】游余新,王进祥,来逢昌,叶以正.高速低功耗维特比译码器的设计 与实现[J].计算机研究与发展,2003,40(2):360—3651. [7]LeiCao,ChangWenChen.ANovelProductCodingandRecurrentAhernateDecodingSchemeforImageTransmissionOverNoisy Channels[J].IEEETRANSACTIONSONCOMMUNICATIONSSEPTE MBER,2003,51(9). [8】曹志刚,钱亚生.现代通信原理【M】.北京:清华大学出版社,1992. ImprovementofViterbiDecodingAlgorithm MAOShu—hua,LILi—hua (EastChinaInstituteofTechnology,Fuzhou344000,China) Abstract:Viterbialgorithmdecodingisakindofmaximumlikelihooddecoding.Inthispaper,theimprovementof Viterbialgorithmisproduced.Theexperimentresultsshowthatitcanovercomethedrawbackofthedecoding performancegreatlydegraded,whenbursterrorsoccur,andreducethedecodingcomplexitywhilethegood characteristicofconventionalViterbialgorithmremainsuncharged.Simulationsovercodingchannelshowthatthe morecorrectbitsweknowthebettertheperformanceis. Keywords:channelcoding;Viterbialgorithm;communication