第8章信道编码2011.ppt

4.1 概 述 提高数据传输效率，降低误码率是信道编码的任务。信道编码的本质是增加通信的可靠性。 数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。所以通过信道编码这一环节，对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。误码的处理技术有纠错、交织、线性内插等。 根本目的：提高信息传输的可靠性 信道编码是数字通信区别于模拟通信的显著标志。 数字电视系统对信道编码技术的要求 编码效率高，抗干扰能力强； 对传输信号应有良好的透明性； 传输信号的频谱特性与传输通道的通频带有最佳的匹配； 编码信号内应包含有数据定时信息与帧同步信息，以便接收端能够准确解码； 编码的数字信号应具有适当的电平范围； 发生误码时，误码的扩散蔓延小。 信道编码的基本知识 数字电视中的差错控制采用前向纠错方式 接收端能够根据接收到的码元自动检出错误和纠正错误。 纠错编码的基本思想： 在所要传输的信息序列上附加一些码元，附加的码元与信息码元之间以某种确定的规则相关联。 接收端按照这种规则对接收的码元进行检验，一旦发现码元之间的确定关系受到破坏，便可通过恢复原有确定关系的方法来纠正误码。 数字电视的前向纠错 能量扩散(Energy Dispersal) RS编码 交织(Interleaving) 卷积编码(Convolutional Coding)。 4.3 RS编码 RS码是里德·索洛蒙(ReedSolomon)码的简称，是一类纠错能力很强的线性分组码(n,k)，在所有的线性分组码中，RS码的汉明距离最大，因此纠错能力最佳。 RS码以码字（组）为基础，码字（组）又称为符号， RS码只处理符号。 在(n，k) RS码中，输入信号每k·m比特为一码字，每个码元由m比特组成，因此一个码字共包括k个码元。K个信息符号，n-k个监督符号。 （n,k,t） 一个能纠正t个码元错误的RS码主要参数如下： (1)字长n=2m-1码元，或m(2m-1)比特。 (2)监督码元数n-k=2t码元，或m·2t比特。 (3)最小码距dmin=2t+1码元，或m·(2t+1)比特。 RS码能够纠正t个m位二进制错误码组。至于一个m位二进制码组中到底有1位错误，还是m位全错了，并不会影响到它的纠错能力。从这一点来说，RS码特别适合于纠正突发错误，如果与交织技术相结合，它纠正突发错误的能力则会更强。因此RS码广泛应用在既存在随机错误又存在突发错误的信道上。 在数字电视中，一个符号是一个8比特的字节，因此总共有28＝256种符号，这256种符号组成伽罗华域GF(28)。DVB系统中，外码采用RS(204，188)，它是由RS(255，239)截短得到的。具体的做法是，以188字节的TS包为单位，每个TS数据包前加上51字节的填充位(全“0”)构成一个239字节的包，进入RS(255，239)编码器编码，得到255字节的码字(239字节的信息码元+16字节的监督码元)，然后再去掉51字节的填充位，最终得到长度为204字节的码字。 ? 接收端纠错解码时，也要先在204字节的码字前面加上51字节的全“0”填充位，然后送入RS(255，239)解码器解码，最终恢复188字节的TS包。RS(204，188)码的同步字使用TS包的同步字(47H和0B8H)，同步字也作为有效的信息码元参加运算。 4.4 交 织 为了增强RS码纠正突发错误的能力，常常使用交织(Interleaving)技术。交织的作用是减小信道中错误的相关性，把长突发错误离散成为短突发错误或随机错误。交织深度越大，则离散程度越高。 交织技术 数据交织是指在不附加纠错码字的前提下，利用改变数据码字传输顺序的方法，来提高收端去交织解码是的抗突发误码能力。 交织（交错） 在实际应用中，比特差错经常成串发生，这是由于持续时间较长的衰落谷点会影响到几个连续的比特，而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最有效。为了纠正这些成串发生的比特差错及一些突发错误，可以运用交织技术来分散这些误差。 分组交织 对一个(n，k)分组码进行深度为m的分组交织时，把m个码组按先行后列排列成一个m×n的码阵。码元aij的下标i为行号，下标j为列号，排列成a11,a12,…,a1n,a21,a22,…,a2n,