卷積編碼器

在數字傳輸系統中，因為存在噪聲，信道衰落等干擾因素，會使傳輸的信號發生錯誤，產生誤碼。雖然數字信號的傳輸為了防止誤碼而會進行信道編碼，增加傳輸碼的冗餘，例如增加監督位等來克服信號在信道傳輸過程中的錯誤，但這種檢錯糾錯能力是有限的。例如當出現突發錯誤，出現大片誤碼時，這時信道的糾錯是無能為力的。而卷積交織器可以將原來的信息碼打亂，這時儘管出現大面積突發性錯誤，這些可以通過解交織器來進行分散，從而將大面積的錯誤較為平均地分散到不同的碼段，利於信道糾錯的實現。利用相關技術構建卷積編碼器，可以對信號進行卷積碼編碼，使信號在通信的工程中具有良好的糾錯性能。

卷積碼擁有良好的糾錯性能，是一種被廣泛應用於移動通信的信道編碼系統。一個（n，k，m）卷積碼編碼器由k個輸入，具有m階存儲的n個輸出的線形時序電路實現。通常， n和k是較小的整數，且

，但m比較大。當

時，信息序列不再分成小塊，以便可以連續處理。卷積碼（n，k，m）表示碼率

，編碼器級數

，其中s是碼約束長度。

反向CDMA信道使用（3，1，8）卷積碼，碼率

，約束長度為9，由於

，

，

，則該卷積編碼器包含單個輸入端，一個8級移位寄存器，三個模2加法器和一個3向編碼器輸出的連續轉向器。編碼器每輸入一位信息比特將產生三位編碼輸出。這些編碼符號中，第一個輸出符號

是生成序列

編碼產生的符號，第二個輸出符號

是由生成序列

編碼產生的符號，最後一個輸出符號

是由生成序列

編碼產生的符號，如圖1所示。

該電路由一個八位寄存器、三個碼生成邏輯、一個時隙發生器和一個四選一複用器構成。mux的輸入為

、

和

，碼選擇信號C[1:0]和clk1由時隙發生器產生，輸出信號即為整個電路的輸出

。

卷積編碼器的初始狀態用rst異步清零信號置為0，

時，電路清零。 卷積編碼器的初始狀態全為0，初始狀態之後輸出的第一個編碼符號由生成序列

編碼產生。這裏，三個生成序列分別為

即三個生成多項式分別為：

①代數解碼：利用編碼本身的代數結構進行解碼，不考慮信道的統計特性。大數邏輯解碼，又稱門限解碼，是卷積碼代數解碼的最主要一種方法，它也可以應用於循環碼的解碼。大數邏輯解碼對於約束長度較短的卷積碼最為有效，而且設備較簡單。

②概率解碼：又稱最大似然解碼。它基於信道的統計特性和卷積碼的特點進行計算。針對無記憶信道提出的序貫解碼就是概率解碼方法之一。另一種概率解碼方法是維特比算法。當碼的約束長度較短時，它比序貫解碼算法的效率更高、速度更快，目前得到廣泛的應用。