编码技术引言.ppt

编码技术引言 2009年秋 1、引言 传输/存储系统框图 术语 学习内容 用于可靠数据传输(存储)的编码 典型的数据传输(存储)系统框图 简化框图 术语 信源，information source 信息序列，information sequence，u 信道编码器，channel encoder 编码序列(码字)，encoded sequence (codeword)，v 信道，channel 接受序列，received sequence，r 信道译码器，channel decoder 估计信息序列，estimated information sequence， 信宿，destination 课程学习内容 设计和实现信道编码器，以抵抗传输或存储码字面临的噪声； 设计和实现使译码错误率最小的信道译码器； 设计和实现信道编码器/译码器的目标： 噪声环境下，信息尽可能快地传输； 信息在信道译码器的输出端可靠地重现； 降低编码器/译码器的实现代价。 2、码的类型 分组码，block codes 卷积码，convolution codes 分组码 block codes 把信息序列分组，每组包括k bits的信息符号，一个分组就是一个消息（message） 消息分组用二进制k维向量表示 u表示一个分组而非整个信息序列，u的可能取值有2k个，即2k种不同的消息 编码器把u独立地变成n维离散的符号向量 v是n维符号组，称为码字，codeword，而非整个序列 编码器的输入端u有2k个取值，对应到编码器输出端n维向量 也有2k个取值，这n维的2k个取值（码字）构成的集合就叫做(n,k)分组码 比值 称之为码率（code rate），信道上传输的每个符号所包含的信息符号数 (n,k)分组码 对二进制而言， ，或 当 时，可认为对每个消息增加了 个冗余比特来构成码字，这些冗余具有抗噪声能力 若固定码率，即 保持不变，可通过增大n和k来增加冗余比特数 冗余比特如何选择？主要问题 (7,4)分组码的例子 卷积码 convolution codes 编码器 输入： k bits的信息序列u 输出： n维编码序列v u和v表示分组序列，而非单个分组 每个编码分组不仅取决于当前单位时间的k bits的信息序列 u（消息组），而且与前m个消息组相关 m称为编码器的存储级数（memory order） 编码器的所有可能输出构成的集合称为“码” 比值 称之为码率（code rate） 二进制卷积码，通过固定n和k，也就固定了R，增加m可以增加冗余，从而增加抗噪声能力 调制与编码 调制 AWGN 解调 离散无记忆信道 有记忆信道 硬判决和软判决 符号传输速率，数据传输速率 调制 编码器的每个输出符号，调制器必须选择一个适于传播，持续时间为T的波形 二进制码，调制器产生两个信号中的一个，对应于编码“1”的s1(t)和对应于“0”的信号s2(t) 对于宽带信号，信号的最优选择是 调制：BPSK 二进制相移键控 载波信号频率f0是1/T的整数倍，Es是信号能量 二进制相移键控：载波 的相位随着编码器的输出而变化取0或π 例子：下图是码字v=(1101000)对应的BPSK调制波形 加性高斯白噪声 AWGN Additive White Gaussian Noise，AWGN 假设传输的信号为s(t) ( )，则接受信号为 ，其中 是一个高斯随机过程，其单边功率谱密度（power spectral density, PSD）为N0 解调 每个时间间隔T，解调器产生一个对应于接受信号 的输出 该输出可以是一个实数或预先选定的离散符号集(Q个)中的一个元素，取决于解调器的设计 最优解调器通常包含一个匹配滤波器或相干检测器，后面再有一个采样开关，每个T秒对输出信号采样 带相干检测的BPSK调制，其采样输出是实数： M进制相移键控 用M=2l个信道信号来传输信息，首先将二进制编码器的输出序列以l比特为一个字节分段，每个字节称为一个符号，共有M个符号 每个符号映射到信道传输信号集S中的一种信号，每种信号都是周期为T的脉冲波形 M进制相移键控，信号集M个正玄信号组成，这些信号具有相同的能量和周期，它们的相位是等间隔的 离散无记忆信道 若给定时间间隔内检测器的输出仅和该间隔内传输的信号相关