卷积码仿真报告
仿真实验报告
实验报告李文海 2014141223024 实验目的：1）熟悉和掌握实现常用信号的产生方法；；2）理解系统的单位冲激响应的概念，LTI 系统的卷积表达式及其物理意义，卷积的计算方法；3）理解典型信号的频谱特征；4）理解系统的频率响应的概念及其物理意义，理解具有不同频率响应特性的滤波器对信号的滤波作用；5）学会利用编程实现卷积以求解系统响应，并绘制相应曲线；6）学会利用编程实现一些典型信号的频谱分析，并绘制相应曲线。
实验内容:1） 编程产生以下三个正弦信号，并画出波形图。
1122312[]cos(2), []cos(2),[][] +[],x n f n x n f n x n x n x n ππ===其中f1=1/8,f2=5/8；用matlab 编程如下：n= [0:15];x1=cos(2*pi*0.125*n);x2=cos(2*pi*0.625*n);x3=x1+x2;figure(1);subplot(3,1,1);stem(n,x1);subplot(3,1,2);stem(n,x2);subplot(3,1,3);stem(n,x3); 运行结果:（由上到下依次是x1,x2,x3）2）编程计算下面卷积：已知h1[n]={0.0031,0.0044, -0.0031, -0.0272,-0.0346,0.0374, 0.1921, 0.32790.3279,0.1921,0.0374,-0.0346,-0.0272,-0.0031, 0.0044,0.0031 }，n=0,1, (15)a、当h [n]=h1[n]时，输入分别为x1[n], x2[n]和x3[n]时系统的输出y[n],并画出波形图。
Matlab编程如下：h1=[ 0.0031 0.0044 -0.0031 -0.0272 -0.0346 0.0374 0.1921 0.32790.3279 0.1921 0.0374 -0.0346 -0.0272 -0.0031 0.0044 0.0031];h2=[-0.0238 0.0562 -0.0575 -0.1302 0.5252 -0.6842 -0.3129 5.6197 5.6197 -0.3129 0.6842 0.5252 -0.1302 -0.0575 0.0562 -0.0238];n1=[0:30];y11=conv(x1,h1);y12=conv(x2,h1);y13=conv(x3,h1);figure(2);subplot(3,1,1);stem(n1,y11);subplot(3,1,2);stem(n1,y12);subplot(3,1,3);stem(n1,y13);运行结果:h2[n]= {-0.0238,0.0562,-0.0575,-0.1302,0.5252, -0.6842,-0.3129,5.6197,5.6197,-0.3129,-0.6842,0.5252,-0.1302,-0.0575,0.0562,-0.0238}, n=0,1, (15)b、当h [n]= h2[n]时，输入分别为x1[n], x2[n]和x3[n]时系统的输出y[n],并画出波形图。
【报告】卷积码实验报告
【报告】卷积码实验报告一、实验目的本次卷积码实验的主要目的是深入理解卷积码的编码与译码原理，掌握其在数字通信系统中的应用，并通过实际实验操作和结果分析，评估卷积码的纠错性能和对通信质量的改善效果。
二、实验原理（一）卷积码的基本概念卷积码是一种有记忆的非分组码，它将输入的信息序列经过特定的编码器生成输出的码序列。
卷积码的编码过程不仅取决于当前输入的信息位，还与之前的若干个信息位有关。
（二）编码原理卷积码的编码器通常由若干个移位寄存器和模 2 加法器组成。
输入的信息位在时钟的控制下依次进入移位寄存器，同时与寄存器中的内容进行模 2 加法运算，生成输出的编码位。
（三）译码原理卷积码的译码方法有多种，常见的有维特比译码算法。
维特比译码算法基于最大似然准则，通过在码的网格图上寻找最有可能的路径来实现译码。
三、实验环境与设备本次实验在计算机上进行，使用了以下软件和工具：1、 MATLAB 编程环境，用于实现卷积码的编码、传输和译码过程，并进行性能分析。
2、通信系统仿真工具，用于构建通信系统模型，模拟信号的传输和接收。
四、实验步骤（一）编码实现1、在 MATLAB 中定义卷积码的编码器结构，包括移位寄存器的数量和连接方式，以及模 2 加法器的位置。
2、编写编码函数，输入信息序列，按照编码器的工作原理生成编码后的序列。
（二）信道传输1、模拟加性高斯白噪声信道，设置不同的信噪比条件。
2、将编码后的序列通过信道传输，引入噪声干扰。
（三）译码实现1、使用维特比译码算法对接收序列进行译码。
2、编写译码函数，输入接收序列和信道参数，输出译码后的信息序列。
（四）性能评估1、计算误码率，即错误译码的比特数与总传输比特数的比值。
2、绘制误码率曲线，分析卷积码在不同信噪比条件下的纠错性能。
五、实验结果与分析（一）不同卷积码参数对性能的影响1、改变卷积码的约束长度，观察其对纠错性能的影响。
结果表明，约束长度越长，卷积码的纠错能力越强，但编码效率会有所降低。
通信综合课程设计 卷积码的实现与仿真
文章标题：深度解析通信综合课程设计中卷积码的实现与仿真引言：通信综合课程设计是通信工程领域的重要教育环节，而卷积码作为其中的重要内容之一，其实现与仿真更是学生们需要深入了解和掌握的技能。
本文将从简到繁地讨论通信综合课程设计中卷积码的实现与仿真，帮助读者更好地理解和掌握这一重要内容。
第一部分：通信综合课程设计概述1.1 通信综合课程设计的重要性在通信工程领域，通信综合课程设计是学生将在实际工作中常常用到的实践环节，通过这一环节，学生们可以将所学的理论知识应用到实际项目中，提高实践能力和解决问题的能力。
1.2 通信综合课程设计的内容概述通信综合课程设计内容丰富多样，包括调制解调、信道编码、卷积码、纠错码等多个主题，而卷积码的实现与仿真是其中的重要部分之一。
第二部分：卷积码的基本原理2.1 卷积码的定义卷积码是一种线性时不变系统（LTI）编码器，在通信系统中起到纠错码的作用。
2.2 卷积码的编码和解码原理通过引入时延、存储元素和加法器，实现对输入序列进行编码；而解码过程则是通过译码器进行，根据输入序列和已知的编码规则进行解码。
第三部分：通信综合课程设计中卷积码的实现3.1 卷积码的软件实现在通信综合课程设计中，学生们可以利用MATLAB等软件工具，编写程序实现卷积码的编码和解码过程，从而加深对卷积码原理的理解。
3.2 卷积码的硬件实现除了软件实现，通信综合课程设计中也常常涉及到卷积码的硬件实现，学生们可以通过FPGA等硬件开发评台，实现卷积码的编码和解码过程。
第四部分：通信综合课程设计中卷积码的仿真4.1 仿真环境的建立在通信综合课程设计中，学生们需要建立仿真环境，包括信道模型、信号源、噪声源等，以便对卷积码的性能进行评估。
4.2 仿真结果的分析通过仿真实验，学生们可以得到卷积码在不同信噪比下的误码率曲线等性能参数，从而对卷积码的性能有更深入的了解。
结论：通过本文的深入讨论，相信读者已经对通信综合课程设计中卷积码的实现与仿真有了更深入的理解。
缩短卷积码MATLAB仿真实训实习报告
缩短卷积码MATLAB仿真实训实习报告缩短卷积码MATLAB仿真实训实习报告（一）摘要现代通信系统的信道编码中几乎毫无例外的采用了先进的编码方式：卷积编码,如：码分多址通信系统CDMA，数字蜂窝通信系统GSM，数字集群通信系统TETRA等等,在差错控制中，卷积码表现出了优秀的纠错能力。
但是优秀的纠错能力是以降低频道利用率为代价。
在功能完备的通信系统中有许多使命不同的逻辑信道.不同的逻辑信道因为任务不同，对应的差错控制能力与频道利用率的要求是不一样的，有两种实现的方法：构建不同的卷积码或者应用同一个卷积码但是运用不同的缩短方案以适应不同的传输数码率，自然也有着相应的纠错能力和频带利用率。
在先进的数字集群系统中就是用的第二种方案，实践证明，删除型缩短卷积码的性能与最好的卷积码可以做到相当接近。
关键词：信道编码、缩短卷积码、纠错能力（二）缩短卷积码基本原理本实训目的是要构建一个具有卷积、解卷积和打孔、插零功能以及相应的传输环境的仿真系统来对各类卷积码进行缩短卷积码的仿真研究，得到相同频带利用率下不同打孔图形的差错控制能力定量结果。
用相同的生成多项式构建的维特比译码器和不同的压缩图形卷积码都可以在原打孔图形位置上嵌入填充的码元后进行译码。
仿真采用具有缩短卷积码和调制功能的仿真系统，用BernoulliRandomBinary产生每帧2码元的随机二进制码，进入卷积编码器后变成每帧6码元的二进制码流，再经过Puncture（打孔）模块后，变为删去选择码元后剩下的码元数，在调制和解调过程中，数据帧的大小不变，通过InsertZero（插零）模块在原来删去码元的位置插入码元0，解卷积，恢复每帧2码元。
Puncture模块中的打孔矢量应与输入信号具有相同的帧长度，而且要与InsertZero模块中的插零矢量相同，矢量（vector）中的0就是打掉马远的位置，也是在解卷积之前插入0的位置，1是保留码元的位置，而矢量的长度与0的数目以及卷积码的结构共同决定了编码效率。
卷积码(或者Turbo码)的交织与解交织的仿真编程和仿真实验
卷积码（或者Turbo码）的交织与解交织的仿真编程和仿真实验一、实验目的实现卷积码（或者Turbo码）的交织与解交织的仿真编程和仿真实验，观察交织编码分别在白噪声信道和衰落信道下系统误码率的影响，分析原因。
二、实验原理信道编码中采用交织技术，可打乱码字比特之间的相关性，将信道中传输过程中的成群突发错误转换为随机错误，从而提高整个通信系统的可靠性。
交织编码根据交织方式的不同，可分为线性交织、卷积交织和伪随机交织。
其中线性交织编码是一种比较常见的形式。
所谓线性交织编码器，是指把纠错编码器输出信号均匀分成m个码组，每个码组由n段数据构成，这样就构成一个n×m的矩阵。
这里把这个矩阵称为交织矩阵。
如图1所示，数据以a11，a12，…，a1n，a21，a22，…，a2n，…，aij，…，am1，am2，…，amn(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)的顺序进入交织矩阵，交织处理后以a11，n21，…，am1，a12，a22，…，am2，…，a1n，a2n，…，amn的顺序从交织矩阵中送出，这样就完成对数据的交织编码，如图1所示。
还可以按照其他顺序从交织矩阵中读出数据，不管采用哪种方式，其最终目的都是把输入数据的次序打乱。
如果aij只包含1个数据比特，称为按比特交织;如果aij包含多个数据比特，则称为按字交织。
接收端的交织译码同交织编码过程相类似。
图 1 交织编码矩阵一般来说，如果有n个(m，k)码，排成，n×m矩阵，按列交织后存储或传送，读出或接收时恢复原来的排列，若(m，k)码能纠t个错误，那么交织后就可纠m个错误。
对纠正信道传输过程中出现的突发错误效果明显，如图2所示。
图2 交织编码示例GSM中使用这种比特交织器。
其交织方式为将信道编码后的每20ms的数据块m=456b拆分到8组中，每组57b，然后这每组57 b分配到不同的Burst中三、实验流程卷积交织解卷积交织四、源程序1、交织程序1）卷积交织function [aa]=jiaozhi(bb,n)%jiaozhi.m 卷积交织函数n=28; %分组长度%bb 卷积交织前原分组序列%aa 卷积交织后分组序列%序号重排方式：cc=[ 1 23 17 11 5 17 21; 8 2 24 18 12 6 28; 15 9 3 25 19 13 7; 22 16 10 4 26 20 14 ];%交织矩阵bb=[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28];for i=1:naa(i)=bb(cc(i));end（2）循环等差交织function [aa]=jiaozhi_nocnv(bb,n)%jiaozhi_nocnv.m 循环等差交织函数n=28; %分组长度%bb 循环等差交织前原分组序列%aa 循环等差交织后还原分组序列%序号重排方式：bb=[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 ]; j=1;for i=1:nj=rem(j+5-1,n)+1; %序号重排方式迭代算法aa(n+1-i)=bb(j);end2、解交织程序（1）解卷积交织function [bb]=jiejiaozhi(aa,n)%jiejiaozhi.m 解卷积交织函数n=28;% 分组长度%aa 解卷积交织前原分组序列%bb 解卷积交织后分组序列%序号重排方式：cc=[ 1 23 17 11 5 27 21; 8 2 24 18 12 6 28; 15 9 3 25 19 13 7 ;22 16 10 4 26 20 14 ]; aa=[ 1 8 15 22 23 2 9 16 17 24 3 10 11 18 25 4 5 12 19 26 27 6 13 20 21 28 7 14 ]; for i=1:nbb(cc(i))=aa(i);end（2）解循环等差交织function [bb]=jiejiaozhi_nocnv(aa,n)%jiaozhi_nocnv.m 解循环等差交织函数n=28;% 分组长度%aa 解循环等差交织前原分组序列%bb 解循环等差交织后还原分组序列%序号重排方式：aa=[ 1 24 19 14 9 4 27 22 17 12 7 2 25 20 15 10 5 28 23 18 13 8 3 26 21 16 11 6];j=1;for i=1:nj=rem(j+5-1,n)+1; %序号重排方式迭代算法bb(j)=aa(n+1-i);End交织码通常表示为（M，N），分组长度L=MN，交织方式用M行N列的交织矩阵表示。
卷积码实验报告
卷积码实验报告篇一：卷积码实验报告实验五信道编解码（）本章目标掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法 5.1实验目的1. 使用MATLAB进行卷积码编/译码器的仿真。
2. 熟练掌握MATLAB软件、语句。
3. 了解卷积码编/译码器的原理、知识。
5.2实验要求1. 编写源程序、准备测试数据。
2. 在 MATLAB环境下完成程序的编辑、编译、运行，获得程序结果。
如果结果有误，应找出原因，并设法更正之。
5.3 实验原理（一）卷积码编码器 1. 连接表示卷积码由3个整数n，k，N描述。
k/n也表示编码效率（每编码比特所含的信N称为约束长度，息量）；但n与线性分组码中的含义不同，不再表示分组或码子长度；表示在编码移位寄存器中k元组的级数。
卷积码不同于分组码的一个重要特征就是编码器的记忆性，即卷积码编码过程中产生的n元组，不仅是当前输入k元组的函数，而且还是前面N?1个输入k元组的函数。
实际情况下，n和k经常取较小的值，而通过N的变化来控制编码的能力和复杂性。
下面以图1中的卷积码编码器为例介绍卷积码编码器。
该图表示一个约束长度K?3的（2，1）卷积译码器，模2加法器的数目为n?2，因此，编码效率k/n?1/2。
在每个输入比特时间上，1位信息比特移入寄存器最左端的一级，同时将寄存器中原有比特均右移一级，接着便交替采样两个模2加法器，得到的码元就是与该输入比特相对应的分支字。
对每一个输入信号比特都重复上述采样过程。
图1卷积码编码器（编码效率1/2，K?3）用于描述反馈移位寄存器实现循环码时所使用的生成多项式也可用户描述卷积码编码器的连接。
应用n个生成多项式描述编码的移位寄存器与模2加法器的连接方式，n个生成多项式分别对应n个模2加法器，每个生成多项式不超过K?1阶。
仍以图1中的编码器为例，用生成多项式g1(X)代表上方连接，g2(X)代表下方连接，则有：g1(X)?1?X?X2g2(X)?1?X2多项式中的最低阶项对应于寄存器的输入级。
信号的卷积实验报告
信号的卷积实验报告
《信号的卷积实验报告》
在现代通信系统中，信号的处理是至关重要的。
信号的卷积是一种常用的信号
处理方法，通过将两个信号进行卷积运算，可以得到新的信号，从而实现信号
的处理和分析。
在本实验中，我们将对信号的卷积进行实验，以探索其在通信
系统中的应用和意义。
实验过程如下：首先，我们准备了两个输入信号，分别为信号A和信号B。
然后，我们将这两个信号进行卷积运算，得到输出信号。
接着，我们对输出信号
进行分析，观察其频谱特性和时域特性。
最后，我们将对实验结果进行总结和
讨论，探讨信号的卷积在通信系统中的实际应用。
通过实验，我们发现信号的卷积可以实现信号的滤波、信号的延迟和信号的叠
加等功能。
在通信系统中，信号的卷积可以用于信号的编码和解码、信道的均
衡和信号的复原等方面。
因此，信号的卷积在通信系统中具有重要的意义和应
用价值。
总之，通过本次实验，我们对信号的卷积有了更深入的理解，并认识到其在通
信系统中的重要性。
希望通过这篇实验报告，能够让更多的人了解信号的卷积，并对其在通信系统中的应用有更清晰的认识。
卷积码实验报告
卷积码实验报告篇一：卷积码实验报告实验五信道编解码（）本章目标掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法 5.1实验目的1. 使用MATLAB进行卷积码编/译码器的仿真。
2. 熟练掌握MATLAB软件、语句。
3. 了解卷积码编/译码器的原理、知识。
5.2实验要求1. 编写源程序、准备测试数据。
2. 在 MATLAB环境下完成程序的编辑、编译、运行，获得程序结果。
如果结果有误，应找出原因，并设法更正之。
5.3 实验原理（一）卷积码编码器 1. 连接表示卷积码由3个整数n，k，N描述。
k/n也表示编码效率（每编码比特所含的信N称为约束长度，息量）；但n与线性分组码中的含义不同，不再表示分组或码子长度；表示在编码移位寄存器中k元组的级数。
卷积码不同于分组码的一个重要特征就是编码器的记忆性，即卷积码编码过程中产生的n元组，不仅是当前输入k元组的函数，而且还是前面N?1个输入k元组的函数。
实际情况下，n和k经常取较小的值，而通过N的变化来控制编码的能力和复杂性。
下面以图1中的卷积码编码器为例介绍卷积码编码器。
该图表示一个约束长度K?3的（2，1）卷积译码器，模2加法器的数目为n?2，因此，编码效率k/n?1/2。
在每个输入比特时间上，1位信息比特移入寄存器最左端的一级，同时将寄存器中原有比特均右移一级，接着便交替采样两个模2加法器，得到的码元就是与该输入比特相对应的分支字。
对每一个输入信号比特都重复上述采样过程。
图1卷积码编码器（编码效率1/2，K?3）用于描述反馈移位寄存器实现循环码时所使用的生成多项式也可用户描述卷积码编码器的连接。
应用n个生成多项式描述编码的移位寄存器与模2加法器的连接方式，n个生成多项式分别对应n个模2加法器，每个生成多项式不超过K?1阶。
仍以图1中的编码器为例，用生成多项式g1(X)代表上方连接，g2(X)代表下方连接，则有：g1(X)?1?X?X2g2(X)?1?X2多项式中的最低阶项对应于寄存器的输入级。
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卷积码仿真报告
卷积码编码原理
卷积码和分组码一样，也是将k 个信息比特编成n 个比特，但与分组编码的不同之处在于卷积码的编后的n 个比特不仅与当前k 个信息比特有关，还与前面的（N-1）*k 个信息有关，，编码过程中互相的比特个数为Nk 。
卷积码的纠错能力随N 的增加而增大，N 称为卷积的约束深度（记忆深度），通常可记为（n,k,N ）,表示码率为R=k/n 、约束长度为N 的卷积码。
一般来说，卷积码的k 和m 都很小，码率也比较低，一般低于90%，所以其纠错能力很强。
由于卷积码充分利用了各码组之间的相关性，无论理论上还是实际中均已证明其性能不差于甚至优于分组码。
但是与有严格代数结构的分组码不同，卷积码至今尚未找到可以把纠错性能与码的构成有规律地联系起来的严密的数学手段。
目前大都采用计算机来搜索好码。
因此，对卷积码的研究还在发展中。
卷积编码的一般结构
卷积码编码器的一般结构如上图所示，数据经过串、并变换器后形成k bits 一帧的并行数据送到线性逻辑单元，同时送入m 级数据帧移位寄存器，m 是移位寄存器的存储深度。
编码逻辑根据当前输入数据和存放在数据寄存器中的以前数据进行线性逻辑运算得到 nbits 编码输出，再经过并、串变换转换成串行输出。
m 十1称为该卷积码的约束长度。
用u 表示输入消息数据序列
012(,,,)u u u u
m 个输出数据序列为
11,01,11,2(,,,)c c c c =
22,02,12,2(,,,)c c c c =
,0,1,2(,,,)m m m m c c c c =
经并串变换的输出为
1,02,0,01,12,1,1(,,,,,,)m m c c c c c c c =
卷积码是一种重要的实现差错控制的信道编码,其译码方式有三种:Viterbi 译码、序列译码和门限译码。
本项目拟定采用Viterbi 译码方式，故在些只考虑 Viterbi 译码算法。
Viterbi 译码算法是卷积码最常用的译码算法,它具有最佳的译码性能，但其硬件实现比较复杂。
Viterbi 译码算法已被广泛使用在通信和数字信号处理领域。
Viterbi 译码原理
(n,k,m)卷积码编码器共有2km 个状态，若输入的信息序列长度是Lk 十mk ，则进入和离开每一状态各有2km 条分支，在trellis 图上有2kL 条不同的路径，相应于编码器输出的2kL 个码序列。
若按照最大似然译码算法，我们要比较所有可能的2kL 条路径，这个计算量通常是无法实现的。
Viterbi 算法克服了这个难点，采用接收一段，计算、比较一段，选择一段最可能的分支，从而达到整个码序列是一个由最大似然函数得到的序列。
viterbi 译码的基本思想是：将接收序列r 与网格图上的路径逐分支地进行比较，然后留下距离最小的路径作为留选路径，并将这些留选路径逐分支地延长并存储起来，留选路径的数目等于状态数，所
以留选路径数目为2km。
Viterbi译码算法处理的步骤可综合简述如下：
l)从某一时间单位j=m开始，对进入每一状态的所有长为j段分支的部分路径，计算部分路径分支度量。
分支度量定义为接收码元与可能码元之间逐个欧几里德距离(软判决)或汉明距离(硬判决)之和。
对每一状态，挑选并存储一条有最小度量的部分路径及其部分度量值，称此部分路径为留选路径。
2)j增加1，把此时刻进入每一状态的所有分支度量，和同这些分支相连的前一时刻留选路径的度量相加，得到了此时刻进入每一状态的留选路径，加以存储并删去其他所有路径，因此留选路径延长了一个分支。
若j<L+m，则重复以上各步，否则停止。
3)在各状态的幸存路径中选出状态度量最小的一条，顺此回溯，得到
译码输出。
上述步骤l)、2)通常称之为加比选运算(ACS)，步骤3)为回溯(Traeebaek)。
由时间单位m直至L，trellis图中2km个状态中的每一个有一条留选路径，共有2km条。
但在L时间节点后，trellis图上的状态数目减少，留选路径也相应减少。
最后到第L+m单位时间，trellis图归到全为0的状态
s，因此仅剩下一条留选路径。
这条路经就是要找的具有最大似0
然函数的路径，也就是译码器输出的估值码序列
u由此可知，在trellls
图上用Viterbi译码算法得到的路径一定是一条最大似然路径，因而这种译码方法是最佳的。
项目仿真
整个信道编码预定可用带宽为25.6-22.1=3.5Mb，交织编码不占用带宽，其作用变换码元的位置以提高各码元之间的不相关性，因此RS编码与卷积编码的可用宽带为3.5Mb，为了尽可能的压缩占用信道的带宽，RS编码可定为RS(255,243),卷积编码拟采用（11，12，7）的卷积编码方式，即码率为11/12的卷积码。
通过计算可得出RS编码所需带宽为22.1*255/243-22.1=1.0914Mb；卷积编码所需带宽为22.1*12/11-22.1=2.0091Mb。
从系统角度考虑，分配RS编码1.1Mb 带宽，卷积码2.1Mb带宽。
由上面分析可知，信道带宽还剩0.3Mb的可利用，此0.3Mb带宽可用来添加帧头信息。
11/12码率的卷积码可行性分析
高码率的卷积码理论上可通过两种方式来实现，一种是删除卷积码，另外一种就是不通过删除码元直接将码率做高。
下面我们将分别讨论这两种方法的可行性。
1）不通过删除码元直接将码元做高，卷积码为（11，12，7），即为将每11个信息比特。