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。
通信-交织技术
如果你是学通信的,当有人问你什么是交织,你会怎么说?
最简单的一句话便可描述交织技术,懂的人听到这句话就明白你的意思,就会觉得你不错。相反,如果你对这个名词有点印象,但又说不出什么来,这种情况气氛就会比较尴尬。
总结为一句话就是: 交织的实质是将突发错误分散开来 ,而且交织深度越深,抗突发错误的能力越强。补充:交织前相邻的符号在交织后的最小距离称为 交织深度(也叫交织距离,GSM采用的交织深度为8) . 交织深度应不小于信道上可能的突发错长度,否则解交织后仍可能存在一定的突发错误。
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信道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。因此, 交织编码的目的是把一个较长的突发差错离散成随机差错,再用纠正随机差错的编码(FEC)等信道编码技术消除随机差错。信道编码只能消除随机差错(如加性高斯白噪声引起的),但当信道陷入深衰落时,将发生突发差错(连续好多bit都会出错),信道编码就没办法纠错了(信道编码是用信息位和校验位的组合做纠错,错的bit多了就纠正不了),这时候就要靠交织了(交织可以打散突发差错为随机差错)。 所以,信道编码和交织通常结合起来使用,以提高通信系统的可靠性。
说完了交织的作用和目的,接下来再说说,交织是怎么做的。这里只介绍矩阵交织。
假定由一些4bit组成的消息分组,把4个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。这是用文字描述的,应该也能看懂,大概明白其意思和做法即可。
交织技术通过存储器完成,在信道的输入端将信息按行写入交织器,再按列读出发送;在信道的输出端,按列写入交织器,再按行读出。如图2所示。
现在假设我要发送信息:
第一句是:今晚吃汉堡
第二句是:大概8点半
第三句是:在学校门口
如果没有交织,直接发送,假设信道陷入深衰落,第一行全错了,那么接收端就不能正确还原我原来要发送的信息,他收到了在学校门口八点半,却不知道干什么。如果他懒得出来,就没法和我一起去吃汉堡了,如果他知道是去吃汉堡,说不定就和我出来了。
那么使用交织呢?若使用交织技术,将信息按行写入交织器,再按列读出(图3):
那么我发送的就是,先发送第一帧 “今大在”,再发送第二帧“晚概学”.....(图4)
如果信道突发错误,第一帧(第一行)全错了,第一帧就是***(图5),第二帧是“晚概学”...
接收端将收到的每一帧按列写入交织器(解交织),按行读出,得到(图6)
然后接收端收到信息,纠正错误,恢复出原来的信息,我和他就一起吃了汉堡。最终的错误其实分散到了每一句话,也就是说每一句话只错了一个字,我们将很有可能(使用信道编码)纠正一句话中的这一个错误。如果没有交织,正好在这个时间信道陷入深衰落导致一句话全出错,那就纠正不了了。矩阵交织的基本过程如上,我们看到了它的好处, 但它也有缺点,在完成交织与去交织的时候,在交织器中将花费一定的时间(2*M*N个符号时间),M行N列),造成时延。所以在实际应用中,需要做一个tradeoff。
了解了交织的基本过程后,我们来看一个系统应用实例。因为这学期正在学移动通信系统,所以看下GSM系统是如何交织的。
在GSM系统中,信道编码后进行交织,交织分为两次,第一次为 内部交织 ,第二次为 块间交织 。
首先看看内部交织(图7):
每20ms有456bit语音,我们把这456bit分成8个帧,每帧57bit,交织的方式是第一个bit放入第1帧,第2个bit放入第2帧....,第8个bit放入第8帧,第9个bit放入第1帧,第10个bit放入第2帧,按这个顺序。这样交织后,如果错了某一帧,丢失的就不是连续的bit,而是第1,9,17,25..449bit错误(按第1帧错误举个例子)。
如果将同一20ms话音里的两帧插入一个突发脉冲序列(TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列),如果这个突发脉冲序列错了,相当于同一20ms话音的两帧都错了,不利于信道编码纠错。我们总是希望错误尽可能的散开,这对我们纠错有好处,如果一个东西全错了那还怎么纠?(图8里的25%是由2帧/8帧得到的,8帧错了2帧,错误率为25%)
如图9所示,我们把同一20ms话音的8个帧定义为一个块,上图中有4个块ABCD,即4个20ms话音。我们怎么在不同20ms话音之间进行块交织,将数据分散的更开?
图10为块间交织的一种方式,把块A(是同一20ms话音,有8个帧),把A的8个帧分别放入不同的突发脉冲序列中(如图10所示),块BCD同样做这种操作,最后得到的结果是每个20ms话音的8个帧分别放入了不同的突发脉冲序列,一个突发脉冲序列里包含了两个不同块的帧,如图10所示。
图11是总结,如果错了一个突发脉冲序列错了,里面的两帧也跟着错了,现在这两帧属于不同的20ms话音(即不同的块),所以对于每个20ms话音而言只错了一帧。错误率为1/8=12.5%。
GSM系统采用的交织深度为8,编码流程如图12所示。把2个20ms的语音比特(共40ms)(2*456bit=912bit)组成8X114的矩阵,按 水平写入、垂直读出 的顺序进行交织(如图13所示)。获得8个114bit的信息段,每个信息段要占用一个时隙且逐帧进行传输。可见每40ms的语音需要8帧才能传送完毕。
图12就是块间交织的操作。类比图10。在一个突发脉冲序列中放入属于不同块的两个帧,进行块间交织。
图13所画的按行水平写入,就是 内部交织 的操作,把456bit分成8个帧,分法和图7相同(不清楚的话返回去看图7,图13是图7的矩阵表达形式),按行写入,第1个bit放入第1帧(一共有8帧,即8列),第2个bit放入第2帧....,第8个bit放入第8帧,第9个bit放入第1帧...如此循环(就是我用笔在图13方格内部写的)。最后再按列垂直读出,矩阵的一列(1个突发脉冲序列,图13说这个是帧,看图12就知道这个帧就是突发脉冲序列)的上半部分和下半部分属于不同的20ms话音(不同的块)。
交织就总结到这里,如果以后做科研需要这部分知识,有了新的理解再进行补充。
鼓起劲来学通信工程吧,虽然这个专业是真的很难,搞得最后好多通信喵都转CS做了码农。但坚持下来好好学习通信知识,将来出路肯定很好,因为未来通信的发展有无限的可能。(入了通信的坑就别想走了)
交织的意思
交织既指纵横交错或错综复杂地合在一起,也是一种通讯技术。
详细释义:
1、谓穿梭往来。
钱谦益 《罗延光授文林郎制》:“传遽交织,而野无劳人。”
2、纵横交错或错综复杂地合在一起。
《不能走那条路》:“密密的绿叶子交织在一起,象一团帐幕。”
《艺海拾贝·哲人小孩》:“思想家的锐利和童稚的纯真互相交织着,形成一种能够紧紧攫住人心的艺术风格。”
3、交织是通信系统中进行数据处理而采用的一种技术,交织器本质上来说就是一种实现最大限度的改变信息结构而不改变信息内容的器件。
例句:
1、我们的读书声和窗外的雨声交织成了一首动听的乐曲。
2、各种复杂的感情交织在一起,一时很难理清。
3、我所有童年的快乐记忆和成长期的痛苦都与这条河流交织在一起,她隐藏着我全部秘密。
4、纺锤节表面粗糙,因为里面的纤维是随机交织在一起的。
5、四年间的岁月,流无垠,忘却与记忆交织。
6、这网也是如天地之网一般不可脱离,但却是此密彼疏,交织复杂。
7、梦,是一个虚拟与现实的交织点,点醒我们从浑浑噩噩走向积极上进。
8、屋里,荡漾着一曲轻轻的纯音乐,与风铃的响声交织在一起,美妙动听。
平织和交织的区别
平织和交织的区别:
平织是指一根经线压一根纬线和一根纬线压一根经线的编织方式,是最常见、最简单的一种编织方法。
交织其实是通信系统中进行数据处理而采用的一种技术,交织器从其本质上来说就是一种实现最大限度的改变信息结构而不改变信息内容的器件。从传统上来讲就是使信道传输过程中所突发产生集中的错误最大限度的分散化。
平织的编织方法
就网版印刷法而言,平织法网布之漏墨性最好。网布皆采单丝所编成,故当其网目数不断增增密至某一限度时,则因其丝径太细,以致强度不足,无法织造出印刷术要求的网布。通常合成纤维(以聚酯类之"特多龙"为主)到达300目/吋(120目/公分)以上时,就因为张力不足而不能用了。
不锈钢则可再密集到415目/吋(或165目/公分)尚能保持足够的张力。"网印术"所用的平织网布皆仅使用单丝,以易于清洁再生及方便织造。不过多丝平织法则仍用于板材胶片(Pupreg)中之玻纤布的编织,为的是可增进其尺度安定性及便于树脂之含浸与渗入,并可增加接触面积及附着力。
交织其实是通信系统中进行数据处理而采用的一种技术,交织器从其本质上来说就是一种实现最大限度的改变信息结构而不改变信息内容的器件。从传统上来讲就是使信道传输过程中所突发产生集中的错误最大限度的分散化。
交织技术的意义
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。
交织是将突发错误转变为随机错误的一种处理方法?
是的。
在数字通信中,交织是指将连续的数字信号分成多个子信号,并将这些子信号以不同的顺序重新组合,从而减少信道中的突发错误对信号的影响。
交织技术通常应用于数字通信中,例如卫星通信、移动通信、数字电视等领域。在这些领域中,信号需要通过不同的信道传输,而信道中可能会存在多种干扰和噪声,这些干扰和噪声会导致信号的错误和失真。
形象地理解“编码”与“交织”
姓名:隋金鑫
学号:19021210940
【嵌牛导读】本文旨在形象地理解通信中的“编码”和“交织”的概念。
【嵌牛鼻子】信道编码、交织技术
【嵌牛提问】什么是信道编码?什么是交织技术?如何简单地了解他们?
【嵌牛正文】
信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息,从而获得纠错能力,适合纠正非连续的少量错误。比如下面是一种重复编码(R=2^(-1))策略,每个信息符号重复两次,如果突发一个错误,还可以根据另外一个符号恢复原始信号。
交织技术是改变数据流的 传输顺序 ,将突发的错误随机化,提高纠错编码的有效性。
如下图,输入数据经过信道编码后,在发送端,交织存储器为一个行列交织矩阵存储器,它按列写入、按行读出。假设突发信道中 连续几位产生错误 。在接收端,去交织器正好相反,即按行写入,按列读出。这样可以增强对连续位置的符号错误的恢复能力。
上述便是对信道编码和交织技术的形象比喻。
gsm采用什么交织技术
交织就是把码字顺序重新排列,以改善实发持续误码状况。它只是改变bit的位置, 不加冗余bit ,所以交织前后码速率不变。 在实际传输中,比特差错经常是成串发生的。持续较长的衰落谷点会影响到几个相邻的比特,而信道编码仅能检测和校正不太长的差错串。交织技术就是把一条消息中的相继比特隔开传输,以非相继方式被传送。20ms语音段经信道编码为456bit ,它们的传输不是从序号1到456 ,而是将456bit分为8 帧,每帧为57bit ,序号为1,9,17,25 ,……, 449为第一帧, 在没交织前,若连续错码为100bit ,假设从序号1到100 ,这样就有一段消息都错;交织后,还是连续100个错码,此时为第一帧的57bit加上第二帧的43bit ,再恢复为原序列后,则只有序号为1,2,9,10,17,18,25,26 ,……非连续出错,可通过信道编码来纠正。以上是GSM采用的第一次交织,它还采用了第二次交织,即在构成实发脉冲串burst时进行的交织。因为各信道是时分的,一个信道只在一个时隙中周期性地传输,将信息在一个时隙传输构成一个burst ,时长为576μs ,共有156.25位,而20ms语音段是分8 帧,每帧为57bit ,即一个burst可以传输两个帧,计114bit ,再加上训练比特26和8个首尾比特,共计为148bit ,加上burst之间的间隔时间为156bit 。在这种传输方式下,若一个burst出错,则有114bit信息出错,占20ms语音的25% 。