交织技术
交织技术
在陆地移动通信这种瑞利信道上,比特差错经常是成串发生的。这是由于持续时间较长的深衰落谷点会影响到相继一串的比特。但是,信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才有效。为了解决这一问题,希望能找到把一条消息中的相继比特分散开的方法,即一条消息中的相继比特以非相继方式被发送。这样,在传输过程中即使发生成串差错,在接收端恢复成相继比特串的消息时,也就变成单个或长度很短的差错,再用信道编码所具有的纠错功能纠正差错,恢复原消息。这种将相继比特分散开的技术就是交织技术。
意义
在陆地移动通信这种变参信道上,持续较长的深衰落谷点会影响到相继一串的比特,使比特差错常常成串发生。然而,信道编码仅能检测和校正单个差错和不太长的差错串。为了解决成串的比特差错问题,采用了交织技术:把一条消息中的相继比特分散开的方法,即一条信息中的相继比特以非相继方式发送,这样即使在传输过程中发生了成串差错,恢复成一条相继比特串的消息时,差错也就变成单个(或者长度很短)的错误比特,这时再用信道纠正随机差错的编码技术(FEC)消除随机差错。
例如:在移动通信中,信道的干扰、衰落等产生较长的突发误码,采用交织就可以使误码离散化,接收端用纠正随机差错的编码技术消除随机差错,能够改善整个数据序列的传输质量。
原理
经过(n0,k0,m)卷积码编码器输出的由n0比特组成的码字,被存储到一个(n0×i)即n0行i列的块交织矩阵中,其后按矩阵列的方法读取并输出序列。这样,n0个连续编码比特在读出串行序列中被(i-1)个比特相同成为离散编码比特分布。
假定由一些4bit组成的消息分组,把4个相继分组中的第一个比特取出来,并让这4个第一比特组成一个新的4bit组,称作第一帧,4个消息分组中的比特2~4也作同样处理,如图1所示。然后依次传送第1bit组成的帧,第2bit组成的帧,……。如果在传输期间,帧2丢失,在没有交织时,就会丢失某一整个消息分组,在采用交织技术后,仅每个消息分组的第2bit丢失。如果所采用的纠错编码技术能将4个码中的一个错码纠正过来,则利用信道编码,仍能恢复全部分组中的消息,这就是交织技术的基本原理。交织就是把一个码块中的b个比特分散到n个帧中,以改变比特间的邻近关系,因此n值越大,传输特性越好,但传输时延也越大。
GSM系统中的交织方式
在GSM系统中,信道编码后进行交织,交织分为两次,第一次交织为数据块的内部交织,第二次交织为数据块之间的交织。
语音编码器和信道编码器将每一20ms语音数字化并进行信道编码,成为456bit的一个数据块。第一次数据块的内部交织就是将顺序为1,2,3…,454,455,456的456bit分成8列,每列57bit,第一列的57bit的顺序为1,9,…,441,449;第二列的57bit的顺序为2,10,…,442,450;…;第八列的57bit的顺序为8,16,…,448,456。如图2所示。
每个常规突发脉冲共156.25位,其中1~3位和146~148位为尾比特;4~60位和89~145位为114位用户数据比特;61位和88位为标志比特;62~87位为训练比特。各比特的作用见21.3.2。
如果将同一20ms语音的两组57bit插入到同一常规突发脉冲序列中(见图3),那么该突发脉冲序列丢失将会导致该20ms的语音损失25%的比特。显然信道编码难以恢复这么多丢失的比特。因此必须在两个语音数据块之间再进行一次交织,即块间交织。
分成8列的每20ms一块456bit话音数据,数据块见图4所示。这些数据块在相继的突发脉冲中的交织方法如图5所示。图中每一行为一个常规突发脉冲序列。从上往下的第一到第四个常规突发脉冲序列中,两个57bit组位置分别插入数据块N-2和数据块N-1中的各4列57bit(插入时,数据块N-2的57bit占偶数比特位,数据块N-1的57bit占奇数比特位);第五到第八个常规突发脉冲序列中,两个57bit组位置分别插入数据块N-1和数据块N中的各4列57bit;……;依次类推。这样,每个20ms的话音共8×57bit分别插入8个不同的常规突发脉冲序列中,而每个突发脉冲序列中是相邻的两个数据块的数据。突发脉冲序列按从上往下的顺序发送。所以,即使在传输过程中丢失一个突发脉冲序列,只影响每一语音比特块的12.5%,而这能通过信道编码加以纠正。二次交织经得住丧失一整个突发脉冲序列的打击,但增加了系统时延。因此,在GSM系统中,在移动台和中继电路上增加了回波抵消器,以改善由于时延而引起的通话回音。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 10:05
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原理
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