Exercise 3.7: Comparison of Two Convolutional Encoders

Zwei $(n = 2, \ k = 1, \ m = 2)$–Faltungscodierer

Die Grafik zeigt zwei Rate–1/2–Faltungscodierer, jeweils mit dem Gedächtnis $m = 2$:

Der Coder A weist die Übertragungsfunktionsmatrix $\mathbf{G}(D) = (1 + D^2, \ 1 + D + D^2)$ auf.
Beim Coder B sind die beiden Filter vertauscht, und es gilt : $\mathbf{G}(D) = (1 + D + D^2, \ 1 + D^2)$.

Der untere Coder wurde im Theorieteil schon ausführlich behandelt. In der vorliegenden Aufgabe sollen Sie zunächst das Zustandsübergangsdiagramm für Coder A ermitteln und anschließend die Unterschiede und die Gemeinsamkeiten zwischen den beiden Diagrammen herausarbeiten.

Hinweis

Die Aufgabe bezieht sich auf die ersten Seiten des Kapitels Codebeschreibung mit Zustands– und Trellisdiagramm.

Fragebogen

Musterlösung

Solution

(1)

Berechnung der Codesequenz

Die Berechnung basiert auf den Gleichungen

$x_i^{(1)} = u_i + u_{i–2}$,
$x_i^{(2)} = u_i + u_{i–1} + u_{i–2}$.

Zu Beginn sind die beiden Speicher ($u_{i–1} und $u_{i–2}$) mit Nullen vorbelegt ⇒ $s_1 ) S_0$. Mit $u_1 = 0$ ergibt sich $\underline{x}_1 = (00)$ und $s_2 = S_0$. Mit $u_2 = 1$ erhält man die Ausgabe $\underline{x}_2 = (11)$ und den neuen Zustand $s_3 = S_3$. Aus nebenstehendem Berechnungsschema erkennt man die Richtigkeit der Lösungsvorschläge 1 und 4. '''(2)''' Durch Auswertung der Tabelle von Teilaufgabe (1) erkennt man, dass alle Aussagen richtig sind. Die Ergebnisse sind in der folgenden Grafik dargestellt. [[File:P_ID2674__KC_A_3_7b.png|center|frame|Zustandsübergangsdiagramm für Coder A]] '''(3)''' Nachfolgend sehen Sie das Zustandsübergangsdiagramm von Coder B, das bereits im Theorieteil auf [[Seite 2]] hergeleitet und interpretiert wurde. [[File:P_ID2675__KC_A_3_7c.png|Zustandsübergangsdiagramm für Coder B]] Richtig ist nur die Aussage 3. Vertauscht man die beiden Ausgabebits $x_i^{(1)}$ und $x_i^{(2)}$, so kommt man vom Faltungscodierer A zum Faltungscodierer B (und umgekehrt).

	$\underline{x}^{(1)} = (0, \, 1, \, 1, \, 0, \, 1, \, 0, \, 0, \, 1, \, ...)$,
	$\underline{x}^{(1)} = (0, \, 1, \, 0, \, 1, \, 0, \, 0, \, 1, \, 1, \, ...)$,
	$\underline{x}^{(2)} = (0, \, 1, \, 1, \, 0, \, 1, \, 0, \, 0, \, 1, \, ...)$,
	$\underline{x}^{(2)} = (0, \, 1, \, 0, \, 1, \, 0, \, 0, \, 1, \, 1, \, ...)$.

	$s_i = S_0, \ u_i = 0 \ ⇒ \ s_{i+1} = S_0; \hspace{1cm} s_i = S_0, \ u_i = 1 \ ⇒ \ s_{i+1} = S_1$.
	$s_i = S_1, \ u_i = 0 \ ⇒ \ s_{i+1} = S_2; \hspace{1cm} s_i = S_1, \ u_i = 1 \ ⇒ \ s_{i+1} = S_3$.
	$s_i = S_2, \ u_i = 0 \ ⇒ \ s_{i+1} = S_0; \hspace{1cm} s_i = S_2, \ u_i = 1 \ ⇒ \ s_{i+1} = S_1$.
	$s_i = S_3, \ u_i = 0 \ ⇒ \ s_{i+1} = S_2; \hspace{1cm} s_i = S_3, \ u_i = 1 \ ⇒ \ s_{i+1} = S_3$.

	Es sind andere Zustandsübergänge möglich.
	Bei allen acht Übergängen stehen andere Codesequenzen.
	Unterschiede gibt es nur für die Codesequenzen $(01)$ und $(10)$.