基于System View的BCH編碼器的誤碼率研究

李春暉

（大連海洋大學(xué)信息工程學(xué)院，遼寧大連116023）

基于System View的BCH編碼器的誤碼率研究

李春暉

（大連海洋大學(xué)信息工程學(xué)院，遼寧大連116023）

BCH碼是一類循環(huán)碼。它是由博斯、查德胡里和霍昆格姆三個(gè)人獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的。BCH碼是糾錯(cuò)碼中的一種編碼方法，用于改正多個(gè)隨機(jī)出現(xiàn)的、突發(fā)的錯(cuò)誤的不等長的數(shù)字編碼。文中利用System View對(duì)BCH編碼器的誤碼率進(jìn)行仿真，并分析仿真結(jié)果。

System View；BCH；循環(huán)碼

引言

1950年漢明發(fā)表了糾正單個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤的碼，1959年由霍昆格姆（Hocquenghem），1960年由博斯（Bose）和雷-查德胡里（Ray-Chaudhuri）分別提出了糾正多個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤的循環(huán)碼——BCH碼（Bose、Ray-Chaudhuri與Hocquenghem的首字母縮寫）的構(gòu)造方法。BCH碼是一種多級(jí)循環(huán)、錯(cuò)誤校正的交長數(shù)字編碼，就目前所使用的最好的一類線性糾錯(cuò)碼，主要用于多個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤模式的校正。BCH碼的實(shí)用性很強(qiáng)，編碼簡便，結(jié)構(gòu)方便，尤其是對(duì)于中短碼，它的糾錯(cuò)率接近理論值。最主要的是BCH碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)非常嚴(yán)格，對(duì)于編碼理論研究有著非常重要的作用。

1　System View

System View由美國的ELANIX公司首次發(fā)行，它的運(yùn)行環(huán)境是Windows，就一種主要用于系統(tǒng)仿真分析的可視化的軟件工具，對(duì)于程序的描述主要是通過功能模塊。借助System View軟件，我們可以構(gòu)造多種多速率系統(tǒng)，還可以構(gòu)造更加復(fù)雜的數(shù)字、模擬，甚至是數(shù)模混合系統(tǒng)。所以，一般情況下，我們用System View來處理各種非線性或是線性控制系統(tǒng)的仿真和設(shè)計(jì)。在進(jìn)行系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，用戶只要將有關(guān)圖標(biāo)從System View早已配置好的圖標(biāo)庫中調(diào)出，設(shè)置好參數(shù)，把圖標(biāo)進(jìn)行連線，就可以開展仿真操作，并以眼圖、時(shí)域波形或是功率譜等形式把仿真分析結(jié)果系統(tǒng)分析出來。

作為一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析平臺(tái)，System View主要作用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真。System View提供了一整套精密的嵌入式的分析工具，既可以建立一般的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，又可以實(shí)現(xiàn)濾波器設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、完整通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真等復(fù)雜工序。

2　BCH

BCH碼是循環(huán)碼的一個(gè)重要子類。BCH碼可以分為兩類，即本原BCH碼和非本原BCH碼。

2.1BCH碼的構(gòu)建

2.1.1本原BCH碼

設(shè)BCH碼的碼長為n，信息位個(gè)數(shù)為k，則監(jiān)督位為n-k，糾錯(cuò)個(gè)數(shù)為t。則它們的關(guān)系如下：對(duì)于正整數(shù)m和糾錯(cuò)個(gè)數(shù)t，必然存在一個(gè)碼長為n=2^m-1，信息位為k＞=n-mt，能糾正所有小于等于t個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤的BCH碼。例如（7，4）漢明碼，碼長為n=7=2^3-1，即m=3，信息位k=4，t＞=1，它是以g1（x）=x^3+x+1或g12（x）=x^3+x^2+1生成的BCH碼。

2.1.2非本原BCH碼

非本原BCH碼的生成多項(xiàng)式中不含本原多項(xiàng)式，且碼長n是（2^m-1）的一個(gè)因子，即i=（2^m-1）/n，其中：i＞1，且除得盡2^m-1。例如，碼長為n=17，信息位為k=9，t=2時(shí)，通過查表可知g（x）=（727）8，因?yàn)?27的8進(jìn)制對(duì)應(yīng)的2進(jìn)制為111010111，則111010111為g（x）的各項(xiàng)系數(shù)。

2.2BCH碼的編碼

因?yàn)锽CH碼屬于循環(huán)碼，所以它滿足循環(huán)碼的編碼方法。設(shè)（n，k）碼的生成多項(xiàng)式為g（x），設(shè)信息碼多項(xiàng)式為m（x），其編碼步驟如下：1）在監(jiān)督位填n-k個(gè)“0”，即用xn-k乘以m（x）；2）用g（x）除以第一步的計(jì)算結(jié)果，得到商Q（x）和余式r（x）；3）用余式r（x）替換監(jiān)督位的n-k個(gè)“0”。

2.3BCH碼的解碼

BCH的解碼過程可分為以下五步：

1）由余式r（x）計(jì)算伴隨矩陣；

2）求解錯(cuò)位多項(xiàng)式；

3）用試根法求錯(cuò)位多項(xiàng)式，得到錯(cuò)誤位置；

4）求解錯(cuò)誤圖樣e（x），糾正錯(cuò)誤；

5）如果不是二進(jìn)制BCH碼，就計(jì)算錯(cuò)誤位置的誤差值。

3　基于System View的BCH編碼器

3.1系統(tǒng)定時(shí)

System View系統(tǒng)是一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)。換言之，每次在運(yùn)行系統(tǒng)前，先要對(duì)系統(tǒng)頻率進(jìn)行設(shè)定。系統(tǒng)在進(jìn)行仿真時(shí)，要事先對(duì)信號(hào)的系統(tǒng)頻率采樣，再根據(jù)系統(tǒng)處理信號(hào)的結(jié)果對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)的值進(jìn)行計(jì)算，最后輸出的時(shí)候，在觀察窗內(nèi)根據(jù)要求依次畫出每一個(gè)點(diǎn)的位置或擬合曲線。

正常情況下，為了使傳真波形更理想，對(duì)于采樣頻率的設(shè)定一般是最高信號(hào)頻率的5到7倍，而當(dāng)采樣頻率達(dá)到系統(tǒng)最高頻率10倍以上的時(shí)候，仿真波形幾乎完美。采樣頻率和運(yùn)行時(shí)間共同決定了系統(tǒng)采樣點(diǎn)數(shù)，這三者之間的關(guān)系可以表示如下：

采樣點(diǎn)數(shù)=（終止時(shí)間-起始時(shí)間）×采樣頻率+1

系統(tǒng)每循環(huán)運(yùn)行一次，都計(jì)算一次某一信噪比下的誤碼率［1］。

3.2系統(tǒng)搭建

設(shè)計(jì)一個(gè)BCH編碼器，碼長n=7，信息位k=4，糾錯(cuò)能力t=1。輸入信號(hào)為1Hz，幅度為1 V的PN碼，為了保證每個(gè)比特對(duì)應(yīng)一個(gè)采樣，在信號(hào)源的后面加入了一個(gè)采樣器，采樣頻率設(shè)為1Hz，信號(hào)源的時(shí)間偏移設(shè)為0，即數(shù)據(jù)從0時(shí)刻開始輸出。編碼方式選擇BCH。信道為加性高斯白噪聲信道。接收端采用匹配濾波器作最佳接收機(jī)，這里采用一個(gè)積分清洗算子作為匹配濾波器。

3.3仿真結(jié)果

信噪比為3 dB時(shí)，誤碼率BER為40e-3；信噪比為4 dB時(shí)，誤碼率約為18e-3；即隨著信噪比的增加，誤碼率減小。且當(dāng)信噪比為7 dB時(shí)，誤碼率為0。誤碼計(jì)數(shù)器兩路輸入信號(hào)的卷積峰值剛好對(duì)準(zhǔn)0點(diǎn)，準(zhǔn)確同步。

4　結(jié)語

BCH碼解決了生成多項(xiàng)式與糾錯(cuò)能力的關(guān)系問題，可以在給定糾錯(cuò)能力要求的條件下尋找到碼的生成多項(xiàng)式。在同樣的信道條件下BCH（7，4）對(duì)數(shù)據(jù)傳輸中的隨機(jī)差錯(cuò)具有明顯的編碼增益。

［1］楊亮，齊林，劉艷霞.基于System View的比特誤碼率測(cè)試的仿真［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2005（2）:109-114.

（編輯：王鋼）

BER Study BCH Encoder Based on System view

Li Chunhui
（Information Engineering，Dalian Ocean University，Dalian Liaoning 116023）

BCH code is a quasi-cyclic code.It is composed of Booz，Chad Hu and Huokungemu three independent discovery.BCH code is an error correcting code in a coding method used to correctmultiple random，sudden unequal number of coding errors.The authors use the System View for BCH encoder BER simulation and analysis of simulation results.

Systemview View；BCH；cyclic code

TN911

A

2095-0748（2016）17-0097-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.17.40

2016-08-06

李春暉（1979—），女，遼寧彰武人，本科，講師，研究方向：移動(dòng)通信。