CHAP5-信道编码.ppt

研究背景 研究背景（续） 信息传输要通过各种物理信道，由于干扰、设备故障等影响，被传送的信源符号可能会发生失真，使有用信息遭受损坏，接收信号造成误判。这种在接收端错误地确定所接收的信号叫做差错。 为了提高信息传输的准确性，使其具有较好的抵抗信道中噪声干扰的能力，在通信系统中需要采用专门的检、纠错误方法，即差错控制。 研究背景（续） 差错控制的任务： 发现所产生的错误、并指出发生错误的信号或者校正错误。 差错控制的方法： 采用可靠、有效的信道编码方法。 信道编码器的任务： 对信源编码输出的符号进行变换，使其尽量少受噪声干扰的影响，减少传输差错，提高通信可靠性。 信道编码定理 1948年,信息论的奠基人C.E.Shannon在他的开创性论文“通信的数学理论”中,提出了著名的有噪信道编码定理。 香农第二定理已指出，只要实际信息传输率RC (信道容量)，则无差错的信道编、译码方法是存在的。 信道编码发展历史 信道编码定理为人们探索信道的最佳编码方案提供了理论依据,但并没有指明如何获得好码。 ??后来出现了多种信道编码方案,如RS码、卷积码、级联码等。每一编码方案的提出,性能虽有所提高,但距香农极限还有很大距离。1993年出现的Turbo码,由于其很好地应用了编码定理中的随机性编译码条件和最佳译码算法, 而获得了几乎接近香农理论极限的译码性能, 立即在通信界引起了研究Turbo码的热潮。 信道编码发展历史（续） ??50年代至60年代初，主要研究各种有效的编、译码方法，奠定了线性分组码的理论基础；提出了BCH编码、译码方法以及卷积码的序列译码；给出了纠错码的基本码限；还出版了纠错码的第一本专著 ??60年代至70年代初，这是纠错码发展过程中最为活跃的时期。提出了如门限译码、迭代译码、软判决译码和卷积码的Viterbi译码等有效的编译码方法；同时注意到了纠错码实用化的问题，讨论了如码重量分布、译码错误概率和不可检错误概率的计算、信道的模型化等与实用化有关的各种问题 信道编码发展历史（续） 70年代以来，纠错码在实际应用中得到了更大的发展。大规模集成电路和微机的迅速发展，为纠错码的实用打下了坚实的物质基础。70年代末、80年代初（20世纪），G. Ungerboeck把调码与调制相结合提出了网格编码调制（TCM, trellis-coded modulation）技术是编码理论的又一重要里程碑。继TCM之后，1993年C. Berrou，A. Glavieux和P. Thitimajshima发现的Turbo码是又一重大突破 本章学习重点 本章要讨论的问题： 在符号受到噪声干扰的影响后，如何从接收到的信号中恢复出原送入信道的信号、确定差错概率是多少等等。 学习重点： 信道编码的基本概念和分类 线性分组码 循环码 卷积码。 6.1 信道编码的概念 信道编码的目的： 为了提高信号传输的可靠性，改善通信系统的传输质量。 研究信道编码的目标： 寻找具体构造编码的理论与方法。 构造信道编码的基本思路： 根据一定的规律在待发送的信息码元中人为地加入一定的多余码元(称为监督码)，以引入最小的多余度为代价来换取最好的抗干扰性能。 衡量编码质量的指标之一------差错率 差错率：差错率是衡量传输质量的重要指标之一，它有以下几种不同的定义。 码元差错率：指在传输的码元总数中发生差错的码元数所占的比例（平均值），简称误码率。 比特差错率/比特误码率：指在传输的比特总数中发生差错的比特数所占的比例（平均值）。在二进制传输系统中，码元差错率就是比特差错率。 码组差错率：指在传输的码组总数中发生差错的码组数所占的比例（平均值）。 差错率的要求 根据不同的应用场合对差错率有不同的要求。 在电报传送时，允许的比特差错率约为10－4～10－5；?? 计算机数据传输，一般要求比特差错率小于10－8～10－9；?? 在遥控指令和武器系统的指令系统中，要求有更小的误比特率或码组差错率。 6.1.1信道编码的分类 独立差错信道： 在无记忆信道中，噪声独立、随机的影响每个码元的传输，在接收到的码元序列中，错误也是独立、随机的出现。 突发差错信道： 在有记忆信道中，噪声或干扰的影响是前后相关的而错误一般会成串的出现，这类信道为突发差错信道。 混合差错信道： 有些实际信道既有独立随机差错也有突发性成串的差错，这种信道称混合差错信道。 信道编码的分类（续） 对不同的信道需要设计不同类型的信道编码方案。 按