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1、. . . . 摘要在数字通信系统中，通常采用差错控制编码来提高系统的可靠性。自PElias首次提出卷积码编码以来，这一编码技术至今仍显示出强大的生命力。目前，卷积码已广泛应用在无线通信标准中，如GSM，CDMA2000和IS-95等无线通信标准中。针对N-CDMA数据传输过程中的误码问题,本文论述了旨在提高数据传输质量的维特比译码器的设计。虽然Viterbi译码复杂度较大，实现较为困难，但效率高，速度快。因此本文着重分析和讨论了1/2速率的（2,1,9）卷积码编码和其Viterbi译码算法。深入研究卷积码编码原理和Viterbi算法原理后，提出了（2,1,9）卷积码编码以与Viterbi算法
2、的初始化、加比选和回溯设计方案，运用查表的方法,避免了大量繁琐计算,使得译码简洁迅速,译码器的实时性能良好。并充分利用TMS320C54X系列DSP芯片，用汇编语言完成了（2,1,9）卷积码编码和Viterbi译码的程序。关键词：差错控制编码、卷积码、Viterbi译码、TMS320C54X、DSPAbstractIn digital communication systems, error control coding is usually used to improve system reliability. Since P.Elias put forward the convolutio
3、nal coding the first time, the coding is still showing strong vitality.,has become widely used in satellite communications, wireless communications and many other communication systemsas a kind of channel coding method. such as GSM, CDMA2000 and has been a wireless communication standards of IS-95.I
4、n view of the error problem in the process of N-CDMA data transmission, this paper discusses the aims to improve the quality of data transmission of victor design than the decoder. Although Viterbi decoding complexity is bigger, more difficult to achieve, but high efficiency and fast speed. So this
5、article emphatically analyzed and discussed the 1/2 rate (2,1,9) convolution code coding and its Viterbi decoding algorithm. In-depth study on principle of convolution code coding and Viterbi algorithm, proposed the convolution code coding and Viterbi algorithm (2,1,9) initialization, add - than - c
6、hoose and back design, using look-up table method, to avoid a large amount of tedious calculation, the decoding and quick, good real-time performance of the decoder. Make full use of the series of TMS320C54X DSP chip, using assembly language to complete the（2,1,9）convolution code coding and Viterbi
7、decoding process.Keywords: error control coding, convolutional code, Viterbi decoding, TMS320C54X目录摘要1Abstract2目录31.绪论11.1 移动通信与N-CDMA背景11.2 数字通信概述11.3 卷积编码与译码的发展31.4 主要研究工作32.DSP与CCS简介52.1 DSP概述52.1.1 DSP的主要特点52.1.2 CSSU单元概述72.2 CCS概述82.3 本章小结83.卷积码的理论基础93.1 卷积码的概述93.1.1 卷积码基本原理93.1.2 卷积码的纠错能力93.1.
8、3 卷积码的表示方法103.2 Viterbi译码的概述113.3 本章小结144卷积编码的实现154.1 (2,1,9)卷积码编码154.1.1 (2,1,9)卷积码编码设计方案154.1.2 (2,1,9)卷积码编码流程图164.1.3 (2,1,9)卷积编码程序实现164.1.4 (2,1,9)的程序仿真174.2 (2,1,9)卷积码状态转换表174.2.1 (2,1,9)卷积码状态转换表的设计算法184.2.2 (2,1,9)卷积码状态转换表的流程图184.2.3 (2,1,9)卷积码状态表194.2.4 (2,1,9)卷积码状态表的蝶形结构214.3 本章小结225. Viterb
9、i译码的实现235.1 Viterbi译码基础235.2 Viterbi译码算法235.3 变量定义情况255.4 初始化265.4.1 初始化流程图275.4.2 初始化程序仿真275.5 加-比-选285.5.1加-比-选流程图305.5.2加-比-选程序仿真315.6 回溯315.6.1 回溯流程图335.6.2 回溯仿真图345.7 Viterbi纠错测试345.8 本章小结35总结36致37参考文献38附录1：（2,1,9）卷积编码器原程序39附录2：（2,1,9）Viterbi译码原程序41 / 1.绪论1.1 移动通信与N-CDMA背景人们希望在任何时候、在任何地方、与任何人都能
10、与时沟通联系、交流信息。而这就是移动通信所为人们提供的服务。顾名思义，移动通信是指通信双方至少有一方在移动中(或者临时停留在一个非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机或行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台或有线用户）之间的通信。通信系统和网络经过数字化的进程后，目前主要的通信系统和网络都是数字化的系统和网络，移动通信也是如此。通常，人们把模拟移动通信系统（包括模拟蜂窝网、模拟无绳与模拟集群调度系统等）称作第一代移动通信（1G），而把数字化的移动通信系统（包括数字蜂窝网、数字无绳与移动数据系统以与移动卫星通信系统等）称作第二代移动通信系统（2G）9。
11、第二代移动通信系统主要包括广泛使用的GSM公用移动通信网和窄带数字移动公用网（N-CDMA)。N-CDMA与GSM的根本区别在于采用了不同的多址技术，GSM采用TDMA,而N-CDMA采用CDMA。采用了CDMA技术的移动网有很多的优越性，比如，CDMA网络的抗干扰性能很强，瞬时发射功率比较小；CDMA网络中的用户可以以一样的频率同时通信（分配的码不同），相邻的基站可以使用一样的频率，频率利用率非常高；CDMA移动通信网的容量大，通话质量好，频率规划简单，手机电池寿命长，能够实现多种形式的分集（时间分集、空间分集和频率分集）和软切换17。1.2 数字通信概述观察电的信号波形，我们可以发现如图1
12、-1所示，模拟信号的波形是在自由选取电压的同时连续变化的，而在如图1-2中可见，数字信号从高电压或低电压这两个值中选择其一。如果设高电压为“1”、低电压为“0”，数字信号就可以用“1”、“0”来表示。语言、音乐、图像等的信号是模拟信号，计算机所处理的信号则是数字信号。下面将从性和抗干扰能力两方面对模拟信号和数字信号进行比较。（1）性模拟通信很容易被窃听。只要收到了模拟信号，就容易得到通信的容。而在数字通信系统中，信号经过模/数（A/D）转换后可以进行加密处理，再进行传输，在接收端解密后经过数/模（D/A）转换还原出原始信号，其性好。（2）抗干扰能力模拟信号沿线路的传输过程中会受到外界和通信系统
13、部的各种噪声干扰。噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。但是，对于数字通信，尽管数字信号在传输过程中混入杂音，但可以利用电子电路构成的门限电压（称为阈值）去衡量输入的信号电压，只有达到某一电压幅度，电路才会有输出值，并自动生成整齐的脉冲。较小的杂音电压到达时，由于它低于门限电压而被滤掉，不会引起电路动作。因此再生信号与原始信号完全一样，除非干扰信号大于原始信号才会产生误码15。-+时间电压图1-1模拟信号波形电压高低时间 1 0 1 1 0 1 0 0图1-2 数字信号波形在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，几乎复杂的信号处理都离不开数字信号。从模拟信号转换到数字信号
14、（称为模/数转换）一般要经过抽样、量化和编码三个过程，最终变成一连串由“0”和“1”代表的脉冲数字信号。其中，抽样就是以相等的间隔时间来抽取模拟信号的样值，使连续的信号变成离散的信号。量化是把抽取的样值变换为最接近数字值，表示抽取样值的大小。编码则是量化的数值用一组二进制的数码来表示。所有传输数字信号的数字通信系统都包括信源、信源编码、信道编码、调制、解调、信道译码、信源译码、信宿几个基本部分，可归结于如图1-3所示的模型。信源信源编码信道编码调制信道解调信宿信源解码信道解码噪声图1-3数字通信系统模型1.3 卷积编码与译码的发展本文重点讨论的卷积码是Elias在1955年最早提出的，与分组码
15、一样，编码后的码元序列n位分为一组，其中k位信息码元，r位附加的监督码元，r=n-k。分组码中的监督码元仅与本码组的信息码元有关，而与其他码组的信息码元无关，而卷积码的监督码元不仅与本组信息码元有关，还与前面码组的信息码元有约束关系。在编码器复杂性一样的情况下，卷积码性能优于分组码。针对卷积码的译码方法有三种：Wozencraft在1957年提出了一种有效译码方法，即序列译码；Massey在1963年提出了一种性能稍差，但比较实用的门限译码方法，由于这一实用性进展使卷积码从理论走向实用；Viterbi在1967年提出了最大似然译码法，该方法对存储器级数较小卷积码的译码很容易实现，并具有效率高、速度快、译码器简单等特点，人们后来称其为Viterbi算法或Viterbi译码，广泛应用于现代通信中。Viterbi译码可通过多种平台进行实现，在本是基于DSP汇编语言实现卷积码的Viterbi译码。DSP是数字信号处理的英
