分组码,分组码 是什么意思
分组码是一组固定长度的码组,可表示为(n , k),通常它用于前向纠错。在分组码中,监督位被加到信息位之后,形成新的码。在编码时,k个信息位被编为n位码组长度,而n-k个监督位的作用就是实现检错与纠错。当分组码的信息码元与监督码元之间的关系为线性关系时,这种分组码就称为线性分组码。
对于长度为n的二进制线性分组码,它有



个码组构成的码集中选出来的,这样剩下的码组就可以对这个分组码进行检错或纠错。
线性分组码是建立在代数群论基础之上的,各许用码的集合构成了代数学中的群,它们的主要性质如下:
(1)任意两许用码之和(对于二进制码这个和的含义是模二和)仍为一许用码,也就是说,线性分组码具有封闭性;
(2)码组间的最小码距等于非零码的最小码重。
在8.2.1节中介绍的奇偶监督码,就是一种最简单的线性分组码,由于只有一位监督位通常可以表示为(n,n-1),式(1)表示采用偶校验时的监督关系。在接收端解码时,实际上就是在计算:

其中,




设想如果监督位增加一位,即变成两位,则能增加一个类似于式(2)的监督关系式,计算出两个校正子




同理,由r个监督方程式计算得到的校正子有r位,可以用来指示



下面通过一个例子来说明线性分组码是如何构造的。设分组码(n , k)中k = 4,为了能够纠正一位错误,由式(3)可以看到,要求r ≥ 3,若取r = 3,则n = k+r = 7。因此,可以用







由表中规定可已看到,仅当一错码位置在





同理,


表1校正字与误码位置

以及


在发送端编码时






由上式经移项运算,接出监督位

根据上面两个线性关系,可以得到16个许用码组如表2所示:
表2许用码组

接收端收到每个码组后,计算出







不难看出,上述(7,4)码的最小码距

监督矩阵H和生成矩阵G
式(5)所述(7,4)码的三个监督方程式可以重新改写为如下形式:

对于式(7)可以用矩阵形式来表示:

上式可以记作:





通常H称为监督矩阵,A称为信道编码得到的码字。在这个例子中H为r×n阶矩阵,P为r×k阶矩阵,Ir为r×r阶单位矩阵,具有这种特性的H矩阵称为典型监督矩阵,这是一种较为简单的信道编译码方式。典型形式的监督矩阵各行是线性无关的,非典型形式的监督矩阵可以经过行或列的运算化为典型形式。
对于式(6)也可以用矩阵形式来表示:

或者

比较式(9a)和式(10)可以看到


这里G称为生成矩阵,利用它可以产生整个码组

由式(11)表示的生成矩阵形式称为典型生成矩阵,利用式(12)产生的分组码必为系统码,也就是信息码元保持不变,监督码元附加在其后。
校验子S
在发送端信息码元M利用式(12),实现信道编码,产生线性分组码A;在传输过程中有可能出现误码,设接收到的码组为B。则收发码组之差为:

这里




因此,校正子仅与E有关,即错误图样与校正子之间有确定的关系。
对于上述(7,4)码,校正子S与错误图样的对应关系可由式(14)求得,其计算结果见表3所示。在接收端的译码器中有专门的校正子计算电路,从而实现检错和纠错。
表3(7,4)码校正子与错误图样的对应关系
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