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。

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