信道編碼器

信道編碼器是針對信道對傳輸信號的損傷而設定的一個功能部件，通過對信息序列進行編碼的方式來提高接收機識別差錯的能力，從而降低誤碼率以改善恢覆信息的質量。它的作用有：加密；根據傳播介質特點變更數位訊號。

基本介紹

• 中文名：信道編碼器
• 外文名：channel encoder
• 作用：加密；根據傳播介質變更數位訊號
• 實質：針對信道對傳輸信號的損傷的部件
• 方式：對信息序列進行編碼的方式
• 套用學科：通信工程、電子科學、計算機科學

內容介紹簡介

信道編碼器是針對信道對傳輸信號的損傷而設定的一個功能部件。信道是通信系統中傳輸信號的重要組成部件，信道的損傷造成數字通信系統接收機輸出誤碼率增加，使信息的恢復受到惡化，信道編碼器的作用就是通過對信息序列進行編碼的方式來提高接收機識別差錯的能力，從而降低誤碼率以改善恢覆信息的質量。

信道編碼

由於移動通信存在干擾和衰落，在信號傳輸過程中將出現差錯，故對數位訊號必須採用糾、檢錯技術，即糾、檢錯編碼技術，以增強數據在信道中傳輸時抵禦各種干擾的能力，提高系統的可靠性。對要在信道中傳送的數位訊號進行的糾、檢錯編碼就是信道編碼。

通常糾錯碼分為兩大類，即分組碼和卷積碼。在移動通信系統中另一種糾錯方法就是信令重發，解碼時先存儲再逐位判決，如重發五次，三次或三次以上均為1，則判1。

信道編碼之所以能夠檢出和校正接收比特流中的差錯，是因為加入一些冗餘比特，把幾個比特上攜帶的信息擴散到更多的比特上。為此付出的代價是必須傳送比該信息所需要的更多的比特。

DSP晶片信道編碼器

DSP用晶片實現的信道編碼器,電路簡單靈活, 易實現, 不僅能夠進行編碼還具有卷積交織的功能, 通過編程可以改變碼長及信息位長度加入監控程式, 還能實時監視信道的通斷、誤碼率、檢糾錯情況。該編碼器具有微功耗、體積小、價格便宜的優點。目前, 這種編碼器已成功套用在航空遙感圖像傳輸系統

信道編碼器包括軟體和硬體兩部分, 下面分別講述。

硬體實施

硬體以C50晶片為核心, 再加上復位電路, 雙口RAM,EPROM , 時鐘產生, 接口轉換電路等組成。如圖所示。

編碼器工作原理：C50從雙口RAM1讀取187個位元組的數據, 在最後添加1個0位元組組成個位元組進行編碼, 卷積交織, 最後串列送出64kpbs連續比特流數據給信道調製器。

軟體框圖

軟體用C50彙編語言實現, 分為主程式和串列中斷子程式, 如圖所示。主程式又分為初始化、編碼、卷積交織幾大軟體模組。

主程式流程

上電復位, 置串列中斷變數後, 調用初始化子程式, 完成系統初始化, 卷積交織初始化。

為了避免因編碼速度太快而沖了上一幀未發完的數據, 在完成交織數據存放後, 判斷上一幀數據發完否, 如沒有, 就等待, 直到發完、再進行讀取下一幀的操作。

LabVIEW信道編碼器仿真

LabVIEW簡介

LabVIEW(1aboratory virtual instrument engineering workbench)是美國NI推出的虛擬儀器開發平台軟體，它們能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源碼級的設備驅動程式、多種多樣的分析和表達功能支持，為用戶快捷地構築自己在實際生產中所需要的儀器系統創造了基礎條件。LabVIEW是一種通用編程系統，具有各種各樣、功能強大的函式館，包括數據採集、GPIB、串列儀器控制、數據分析、數據顯示及數據存儲，甚至還有目前十分熱門的網路功能。

軟體總體設計

信道編碼器整個系統是利用LabVIEW程式語言完成。系統採用模組化設計方法，將每一個編碼獨立成為一個模組．這樣的設計清楚明白．可以幫助用戶通過自己的實踐采了解設計原理及其工作流程，在領會基本概念的同時提高自身的動手操作能力。如圖為設計的總體框圖，其中各模組包含的子模組為：原理簡介模組、線性分組碼模組、正交編碼模組、里德—索羅蒙碼模組、偽隨機序列模組。

總體設計框圖

線性分組碼模組

線性分組碼模組設計時分為前面板和框幽視窗的設計，實現了對線性分組碼進行編、糾碼是過程，井可用波形顯示的碼組輸入輸出狀態。

線性分組碼前面板主要分為三個部分：編碼部分、糾碼部分、圖形顯示部分。在編碼部分設定三個數組，二維數組監督矩陣，信息位數組以監督位數組。運用線性分組碼編碼原理，通過這三個數組即可實現編碼的過程。在對線性分組碼進行編碼後，在信道中傳輸．若接受的碼組不同於最初輸入的碼組，則需要進行查錯並糾錯。此時設定兩個數紐，一個顯示送入信道後出錯位置的碼元，井用指示燈直觀的表示出來；另一個對錯誤位置的碼元進行糾碼。在圖形顯示部分，設定信號在信道中傳輸的波形圖。並考慮在有噪聲干擾的情況下信道的輸出波形。

里德一索羅蒙碼模組

里德．索洛蒙碼是一類具有很強糾錯能力的多進制BCH碼，它首先由里德和索羅蒙提出，所以又簡稱RS(Reed-Solomon)碼。RS碼是在伽羅華域(Galois Field，GF）中運算的。里德．索洛蒙碼可套用於CD，條紋碼，磁帶等的糾碼。

此模組實現了里德．索洛蒙碼的編碼過程，設計中主要用到的是移位暫存器。首先，在For循環中添加移位暫存器並在循環左側添加元素，其中前九個的值為輸入值，分別和九個控制端子相連，由於要輸出21個碼元，分別給這21個元素創建初始值為0。接著，將這21個元素利用建立數組函式捆綁成一個數組並輸出至數組指示器。最後將輸出的三數組a,b,c分別接到三個循環中用移位暫存器將輸出的21個a，b、c的值記錄下來。最後將所編出的里德．索羅蒙碼的數組利用索引函式將它輸出至圖形顯示指示器。

正交編碼模組

此正交編碼模組不僅可以用作糾錯碼，而且還可以用來實現碼分多址通信。由於數位訊號是離散的，故可以把它看作一個瑪組，故且用一個數字序列表示這一碼組。在碼分多址通信系統中，利用自相關性很強而互相關值為0或很小的周期性碼序列作為地址碼，與用戶基帶數據信號相乘(或模2加)，經相應的信道傳輸後，在接收端以本地產生的已知地址碼為參考，根據相關性的差異對收到的所有信號進行鑑別，從中將地址碼與本地地址碼一致的信號選出，把不一致的信號除去。

偽隨機序列模組

偽隨機碼模組包含了四個模組，分別實現了小m序列發生器以及其套用小m序列的擾碼與解碼和大M序列發生器以及其套用大M序列的加密與解密。

小m序列的產生原理

通常產生偽隨機序列的電路為一反饋移存器。m序列是最長線性反饋穆存器序列的簡稱。圖為小m序列的產生原理。

而大M序列的產生不同於小m序列之處就在於大M序別是由非線性反饋移存器產生的周列最長的序列，大M序列可以全為“0”而小m序列不能全為“0”。圖為大M序列的產生原理。

M序列的產生器