第十一章差错控制编码2.ppt

* * * * * * 第11章 差错控制编码 电气学院 电子工程系 林 霏 机电楼B210 lfsdu123@126.com ★ 1、主要内容:本章主要研究数字通信系统中信道编码的基本原理，以及常用的简单编码、线性分组码的编码原理，并介绍循环码、卷积码。★ 2、基本要求:掌握数字通信系统中信道编码的基本原理和分析方法。掌握常用的简单编码、线性分组码的编码原理，了解循环码、卷积码、的编码方法。 本章知识要点 信道编码的基本原理 常用的几种简单编码 线性分组码检错纠错能力 线性分组码 循环码 卷积码 本章知识要点 数字通信系统模型 引言 信源编码：提高通信系统的有效性； 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。 产生误码的原因和信道分类 一一、原因 系统特性的不理想： 乘性噪声?数字信号波形失真?接收端误判?形成误码 信道噪声干扰： 加性噪声?数字信号变形?误码 二、信道分类 按加性噪声引起的错码分布规律的不同分类 随机信道：存在白色高斯噪声，误码相互独立； 突发信道：存在突发脉冲干扰，误码在短时间内成串出现，并前后有关； 混合信道：随机信道＋突发信道。 随机差错／独立差错 差错的出现随机，且差错之间是统计独立的 由随机噪声引起 存在这种差错的信道称为随机信道／无记忆信道 突发差错 差错在短时间成串出现，而在其间又存在较长的无差错区间，且差错之间相关 因脉冲噪声，也可能是由存储系统中磁带的缺陷或读写头接触不良引起 存在这种差错的信道称为突发信道／有记忆信道 差错类型 加大发送功率 即提高信噪比，虽简单有效，但功率不可无限增加，所以实际上受到一定的限制； 匹配滤波接收：可一直白色噪声，使误码率下降； 合理的调制解调方式 PePSKPeDPSKPeFSK相干PeASKPeASK,PSK非相干 差错控制编码：正交编码或纠错编码 正交编码：选择抗干扰能力强的信号集合，使受干扰后不容易混淆，常和调制方式结合在一起； 纠错编码：使信号受干扰而出错后在译码判决时能自动纠正错误。 提高系统可靠性的途径 差错控制编码的基本思想 在发送端被传输的信码序列上附加一些监督码元（冗余码元），使所传输的码字中前后码元产生一定的相关性，具有一定的监督关系，接收端利用这种监督关系来检测，纠正错误。 反馈纠错/ARQ 又叫检错重发法、自动请求重发方式； 接收端按一定规则对收到的码组进行有无错误的判别。若发现有错，则通知发送端重发，直到正确收到为止。 常用的差错控制方式 能够发现错误的码 反馈信号 发 收 要求： 双向信道或反馈信道； 发送和接收端都有缓存器； 具体实现时，通常有3种形式： （1）停发等候重发方式 2 发送端： 接收端： 1 3 3 1 2 3 ACK ACK NAK 发现错误 Ti Tw 发端在Tw时间内送出一个码组，收端收到后检查 如果未发现错误，则发回一个认可信号（ACK）给发送端，发送端收到ACK信号再发下一个码组 若检测到错误，则发回一个否认信号（NAK），发送端收到NAK信号后重发前一码组，并再次等候ACK信号或NAK信号 发送两个码组之间有停顿时间Ti，影响了传输效率 （2）返回重发方式 与停发等候重发方式不同，其发送端不停地送出一个个连续码组，不再等候收端返回的ACK信号 一旦收端发现错误并返回NAK信号，则发端从下一码组开始重发前面的N个码组 N的大小取决于信号传递及处理所带来的延时 发送端： 接收端： 1 2 3 4 5 6 2 3 4 1 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 7 8 9 5 6 7 8 9 发现错误 NAK 从码组2开始重发 （3）选择重发方式 也是连续不断地发送码组，收端检测到错误后发回NAK信号。 与(2)不同的是，发端并不重发错误码组后的所有码组，而只重发有错的那个码组 三者比较： (3)传输效率最高，但成本最贵：控制机制复杂，发端和收端都要有数据缓冲器； (2) (3)需要全双工数据链路，而(1) 只要求半双工的数据链路。 发送端： 接收端： 1 2 3 4 5 6 2 7 8 1 2 3 4 5 6 2 7 8 9 9 发现错误 NAK 重发码组2 优点 只需少量的多余码元（一般为总码元的5％～20％）就能获得极低的误码率； 要求使用的检错码基本上与信道的差错统计特性无关，即对各种信道的不同差错特性，有一定的自适应能力； 其检错译码器与前向纠错法中的纠错译码器