数字通信基础与应用(第二版)课后答案8章答案.doc
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1、8.1确定下面的多项式是否为本原多项式。提示:最简单的方法就是用LFSR,类似于图8.8的例子。 a)1+X2+X3 b)1+X+X2+X3 c)1+X2+X4 d)1+X3+X4 e)1+X+X2+X3+X4 f)1+X+X5 g)1+X2+X5 h)1+X3+X5 i)1+X4+X5在(a) (d) (g)还有(h)的多项式是简单的,剩余的为复杂的,我们采用经典的方法来解决part(a),那就是一个不能简化的多项式,f(X),在m度被认为是简单的,如果对于最小的正整数n f(X)分隔+1,n=-1,因此,对于(a)部分来说,我们证明m=3的度时多项式是简单的,使得+1=+1=+1,但并没有
2、分隔+1,n 在17之间的时候,我们给出+1除以+1的式子。 +1+1 +1+1 +1+1+10接下来我们将全面的检查剩余的状况同样适用+X+1 1+1+1+XX+1表格8-3题8.2 a)(7,3)R-S码的码元纠错性能如何?每码元多少个比特? b)计算用于表示a)中(7,3)R-S码的标准阵的行数和列数(见6.6节)。 c)利用b)中的矩阵维数来提高a)中所得到的码元纠错性能。 d)(7,3)R-S码是否是完备码?如果不是,它具有多少残余码元纠错能力?8.3 a)根据有限域GF(2m)(其中m=4)中的基本元素定义元素集0,1,2,2m-2,。 b) 对于a)中的有限域,构造类似于表8.2
3、的加法表。 c)构造类似于表8.3的乘法表。 d)求解(31,27)R-S码的生成多项式。 e)用(31,27)R-S码以系统形式对信息96个0,后面为10010001111(最右端为最早出现的比特)进行编码。为什么此信息要构造如此多的0序列?X0X1X2X30000001000101002001030001411005011060011711018101090101101110110111121111131011141001因为电阻的原因,我们仅显示这个表格中一半的内容(即三角形部分) 加法表乘法表8.4用(7,3)R-S码的生成多项式对信息010110111(最右端为最早出现的比特)进行编
4、码。用多项式除法求解监督多项式,并以多项式形式和二进制形式表示最终码字。(除法公式 p8-7)余数(监督)多项式 P(X)=Xn-km(X)模g(X)余数多项式监督多项式1+2X+4X2+6X3 最终码字多项式U(X)1+2X+4X2+6X3+1X4+3X5+5X6 100 001 011 101 010 110 111 监督项 数据项8.5 a)利用LFSR,采用(7,3)R-S码以系统形式对信息6,5,1(最右端为最早出现的比特)进行编码,并以二进制形式表示出最终码字。 b)通过求码字多项式在(7,3)R-S生成多项式g(X)根处的值,验证a)中所得到的码字。(a)对于(7,3)R-S码,
5、如图8.9所示我们利用LFSR求解依照图8.7 我们把信息符号6,5,1转换为362, 最右边的符号是最早的。8.5(b)因此,U(X)是一个合法的码字,因为当计算多项式的根时,得到的校验位全部为08.6 a)假设习题8.5中得到的码字在传输过程中由于衰耗,使得最右端6比特的值被反转。通过求码字多项式在生成多项式g(X)的根处的值得到每个校正子。 b)证明通过求错误多项式e(X)在生成多项式g(X)根处的值可以得到与a中相同的校正子。(a)对于这个例子,错误多项式可以这样描述:使用问题8.5中的U(X) 接收多项式可以写为:通过计算r(X)在生成多项式g(X)根处的值可以得到伴随值8.7 a)
6、式(8.40)所示的自回归模型,错误码字为习题8.6中的码字,求解每个码元错误的位置。 b)求解每个码元错误的取值。 c)利用a)和b)中得到的信息纠正这个错误码字。使用自回归方程(8.4.0) 找出错出点数目和 从等式(8.39)和等式(8.47),我们可以把表示成:我们通过测试取值区域中的每个元素来决定的根。任何满足的都是根,并且允许我们定位误差。说明误差的位置在说明误差的位置在(b)现在,我们认为误差值和与以的位置有关。现在四个综合等式中的任何一个都可以使用。从等式(8.38),我们使用和。化成矩阵形式: 为了求出误差值和,上面的矩阵方程用常规的办法来转换成:现在我们。(c)我们通过加入
7、加入误差多项式修正了从问题8.6中所引入的误差,如下所示: 8.8序列1011011000101100输入到44交织器,输出序列是什么?如果将相同的输入序列输入到图8.13所示的卷积交织器,输出序列又是什么? 块交织 输出 输入 1 0 01 0 1 01 1 1 1 0 1 0 0 0输出 序列= 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 卷积 交织(output) 输出 输入 X X X 1 0 0 1 X X X X X X 0 1 0 1 X X X X X X 1 1 1 0 X X X X X X 1 0 0 0 X X X 输出序列= 1 X X X 0 0
8、 X X 0 1 1 X 1 0 1 1 X 1 1 0 X X 0 0 X X X 08.9对于下面的各种情况,设计一个交织器,用于一个以19,200码元/s传输速率工作的突发噪声信道通信系统。a)突发噪声持续时间为250ms。系统码由dmin=31的(127,36)BCH码构成。端到端延迟不超过5s。b)突发噪声持续时间为20ms。系统码由编码效率为1/2的卷积码构成,其反馈译码算法可以在21码元的序列中纠正3码元错误。端到端延迟不超过160ms。 (a) (127.36)码 解码得到: 。 因此, 得到 。bN个突发错误将使解交织器的输出不超过b个突发码元错误。每个输出突发错误与其余突发
9、错误之间至少由M-b个码元隔开。信道码元率=19.2 kbit/s .突发噪声持续时间为250ms,bN=4800. 由此,得 b=15; bN=4800; n=4800/b=320.M-b=127; M=127+15=142;因此,一个解交织器中的块交织(142*320)码将会产生端对端延迟。从 (140*320)码 的交织器可算得:延迟2MN=(2*124*320)/(19.2*)=4.8。所以,所设计交织器的符合延迟时间。(b).突发噪声持续时间为20ms,bN=384,21码元的序列可以纠正3码元错误。可得 b=3; bN=384; N=384/3=128;又每个输出突发错误与其余突发
10、错误之间至少由M-b个码元隔开 M-b=21; M=21+3=24因此,一个解交织器中的块交织(21*128) 将会产生端对端延迟。延迟2MN=(2*24*128)/(19.2*)=320ms;为符合延迟要求,选择一个(24*128)码的交织器,使延迟时间减半,并不超过160ms。8.10 a)计算8.3节中讨论的压缩磁盘(CD)存储数据译码后的字节错误概率。假设磁盘的信道码元错误概率为10-3,R-S内译码器和外译码器都具有纠2码元错码的能力,所以一个交织过程产生的信道码元错误与另一个不相关。b) 此磁盘的信道码元错误概率为10-2时,重复a)的计算过程。(a) ;。对于激光唱盘,解码过程有
11、2步,第一步中, 而第二步中,。PART #1 : ; = PART #2: ; = (b)PART #1: ; PART #2: 8.11 BPSK系统,信道为AWGN,接收到等概率的双极性码(+1或-1)。假设为单位方差噪声。时刻k接收信号xk的值为0.11。 a)计算接收信号的两个似然值。 b)最大后验判决是+1还是-1? c)传输码元为+1的先验概率等于0.3,则最大后验判决是+1还是-1? d)假设还是c中的先验概率,计算对数似然比L(dk|xk)。a)接收信号可能的比率计算为:因为 和 所以可以得到b)对于等概率信号,MAP的决策和最大决策的可能性相同,那就是 等于+1,因而c)计
12、算和和因为公式(8.66)的MAP判决条件即等于-1。用公式(8.66),可以得到8.12考虑8.4.3节中所描述的二维监督校验码。正如前面所述,发送码元用序列d1,d2,d3,d4,p12,p34,p13,p24表示,编码效率为1/2。在需要更高数据速率的一种特殊应用中,允许输出序列将监督位每隔一比特丢弃一比特,由此得到总的编码效率为2/3。输出序列为d1,d2,d3,d4,p12,_,p13,_(监督比特p34和p24没有发送)。发送序列为di,pij=+1-1-1+1+1-1,这里i和j为位置坐标。噪声将数据和监督序列改变为xk=0.75,0.05,0.10,0.15,1.25,3.0,
13、这里k是时间序号。计算经过二次平行和二次垂直迭代后的软输出。假设单位噪声方差。该通道的测量值为以下LLR的值接受信号的软输出对应数据:我们可以写成横向和纵向公式计算如下使用公式(8.73)的近似关系和前提条件,我们可以计算出的值。因为这些检验位不被传输,L(d)开始也设置为零。计算的产率值为:计算的产率值为:产率值的第二个迭代:我们注意到,在这种情况下,震荡的值第二次迭代后等于第一次迭代后的值。因此,进一步的迭代不会有任何性能上的改善。软输出的可能值计算公式为:因此,我们得到:使用公式(8.111)的MAP判决公式,解码器决定发送序列+1-1-1 +1是正确的。如果没有编码,四个数据位中的两个
14、就会出错。8.13考虑如图8.26所示的两个RSC编码器的并行链接。交织器的分组大小为10,将输入序列dk映射到dk,交织器的置换为6,3,8,9,5,7,1,4,10,2,也就是说,输入的第1比特映射到位置6,第2比特映射到位置3,等等。输入序列为(0,1,1,0,0,1,0,1,1,0)。假设分量编码器开始于全零状态,并且没有强加的终止比特使其返回到全零状态。 a)计算10比特监督序列v1k。 b)计算10比特监督序列v2k。 c)开关对序列vk执行穿插操作,使其为:v1k,v2(k+1),v1(k+2),v2(k+3),编码效率为1/2。计算输出码字的重量。 d)以MAP算法进行译码,如
15、果编码器不终止,则初始化状态量度和分支量度需要做哪些改变?a)输出校验序列被赋值为0,1,0,0,1,0,1,1,1,1。在这个例子中,编码器不是被迫回到全0状态,所以没有尾巴位。b)输入序列是根据模式插入的。根据给定的输入序列和插入模式,插入序列为:0,0,1,1,0,0,1,1,0,1.c)根据a)、b)部分的两个检验序列和震荡模式,我们可以得到整个编码的校验序列。它是:0,0,0,0,1,1,1,0,1,1。 由给定的传输序列:0,1,1,0,0,1,0,1,1,0。我们得到:总长度=数据序列长度+检验序列长度=5+5=10。d)由于编码器左未结束,我们要改变反向状态度量初始化的条件。块
16、结束反向状态指标都设置为相同的值。即替代用值1仅代表全零的状态和值1代表其他状态。而且先验中的最后一个分支度量特利斯概率都设置为0.5,因为没有可用的先验信息。8.14 a)对于图P8.1所示的非递归编码器,计算所有码字的最小距离。 b)对于图8.26所示的递归编码器,计算所有码字的最小距离。假设没有穿插操作,编码效率为1/2。 c)对于图8.26所示的编码器,如果每个分量编码器的输入都是重量为2的序列(000010010000),试讨论它对输出码字重量有何影响。 d)假设重量为2的序列为(0001010000),重复c)的讨论。 图P8.1 非递归分量码的编码器a)虽然生成多项式对两个组件代
17、码是相同的,但是它们的最小距离不同,因为第一部分的代码,数据和奇偶校验位被传输,而第二部分的代码只有序列部分被传输。而且我们不传输交错数据位。最小长度为输入序列的宽度-1 (000. . . 000 1000000).不管怎么交错选择,具有重量1的输入序列总是出现在第二个编码器的输入。在图P8.1所示的编码器,分量码有3个和2个最小距离。因此,整体的代码将有一个最小距离等于3 +2 = 5。(b)由于编码已在8.26给出了,组件代码有个递推的表格。如果我们输入无限长序列码1进入组件代码。输出的代码为(0000001110110110110)。因此,对于输入时无限的编码1输出也是无限的。当码3序
18、列输入已知时,最小的无限长的代码的输出码字可以求出。对于码3输入,输出是(000 000101000 000)。当码3是交错的,所以序列3的连续性受到破坏。因此,第二次编码是不可能产生其他的最小输出码字。我们可以确定的最小输出码字距离比最小码字更有意义。(c)在8.26,码二序列被输入到编码器中,输出地编码是(00 00111100 00)。输出序列是自终止的,如果错位没有打乱(),从第二级的输出编码格式是()。最后的输出地码是()()码二序列(00 0010100 00)输出到编码器中,输出地是(00 001101011011011011011)。输出系列不是自终止的。如果错码器没有打乱(0
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- 数字通信 基础 应用 第二 课后 答案
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