Viterbi软判决译码的改进方法及应用-中国指挥与控制学会.PDF

2013中国指挥控制大会论文集 Viterbi软判决译码的改进方法及应用 杨碧水，梁浩森，杜庆洋，刘传勇，郭晓丹，钱军 （北方信息控制集团有限公司，广东广州 510000） 摘要：无线通信系统中一般采用交织技术来提高抗突发干扰的能力，但效果并不十分显著。文中简要介绍了卷积码的编译码 原理，针对突发干扰提出Viterbi软判决算法的改进方法，最后，对这种方法的抗干扰性能进行Matlab仿真。结果表明：这 种改进方法结合交织技术，它的抗干扰能力明显增强。 ： 关键词 Viterbi译码；软判决；Matlab；抗干扰 ： 中图分类号 TN911.22 0 引 无线通信系统中，要提高数据传输的可靠性，纠错编码技术是必不可少的。目前，卷积编码和Viterbi 译码作为一种成熟的纠错编码技术，广泛的应用于卫星通信和移动通信系统中[1][2]。而在无线信道中， 为了应对突发错误及同频干扰产生的连续误码，常添加交织与解交织技术。本文研究了在采用交织与解交 织技术的前提下Viterbi译码的软判决中改进电平量化的方法及抗突发干扰的决策机制，通过Matlab仿真 来分析这种方法的抗干扰性能。 1 编译码原理 1.1卷积编码 卷积码：(n，k，N)表示将k 比特信息编成n 比特的码组，所编的n长码组不仅与当前的k 比特信息段 有关联，还与前面的(N-1)个信息段有关联。因此相关联的码组数目为N （也称为约束长度），相关联的码元 个数为n*N，R=k/n称为卷积码的码率。卷积码的生成方式由移位寄存器的各级与模2加的连接关系决定， 可用生成多项式g(x)表示。图 1为(2,1,7)卷积码的编码结构，g1= (171)8、g2= (133)8。每次输入1比 特信息，寄存器右移一位，根据多项式对移位寄存器的值进行异或运算，得到2 比特作为编码输出。 输出1 输入 输出2 图 1 (2,1,7)卷积编码结构 1.2 Viterbi译码 Viterbi译码是卷积码的一种概率译码算法，主要由以下几个模块组成 （如图 2所示）：BM （分支度量 单元）、ACS （加比选单元）、PM （路径度量存储单元）、TB （回溯译码单元）[3],[4],[5]。 译码过程概述为：接收数字信号序列进入BM单元，计算各个状态的所有转移分支的度量；ACS单元根 据这些度量的状态转移关系，累计到下个状态的度量总值，通过比较，保留达到各个状态中较小的度量值； 1 2013中国指挥控制大会论文集 同时，将这个度量值较小的状态转移关系传递给PM单元，PM单元更新存储的路径；当存储的路径达到回溯 规定的译码深度，TB单元开始从最后的状态向前回溯，得到一条最佳路径，根据这条最佳路径中状态转移 关系得到译码输出。 BM ACS 输入 输出 PM TB 图 2 Viterbi译码器结构 Viterbi译码中软判决与硬判决唯一的不同点在于BM 的计算方法不同[6]：硬判决直接将解调器输出的 抽样电压进行0、1硬判决，采用汉明距离计算分支度量；软判决将解调器输出的抽样电压进行多电平量化， 采用欧几里得距离计算分支度量。 BM单元将接收序列按码率分成码段，以码率为1/2为例，进行路径度量计算时，每个码段分别为（硬 判决为2bit，采用3bit软判决为6bit），但实际期望的分支码段只有4种（硬判决为00、10、01、11，软 判决为000 000、111 000、000 111、111 111）。一个码段代表一个分支，则接收码段与期望码段之间存在 距离，硬判决时采用汉