CH差错控制和信道编码.ppt

－兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系－ 通 信 原 理 程琳 兰州大学信息科学与技术学院电信系 M.P: +86-0931-6161799 Email: chenglin@ or chenglinwtt@ Address：Department of Electronics Information Science, School of Information ScienceEngineering, Lanzhou University, Tianshui Southern Road 222#， Gansu Province，P.R.China 第十三章 差错控制和信道编码 主要内容提要： 》差错控制方式及信道编码的基本概念 》线性分组码 》循环码 》卷积码 》其它信道编码简介 本章的教学基本要求 本章要求掌握差错控制的基本方式、信道编码的一些基本概念、线性分组码特性及其设计、循环码特性及其设计、卷积码特性及其设计；其余的内容可根据学时情况酌情加以了解即可。 §1. 引言 在实际信道上传输数字信号时，由于信道传输特性不理想以及加性噪声的影响，接收端所收到的数字信号不可避免地会发生错误。 产生差错的原因 信道的电气特性引起信号幅度、频率、相位的畸变； 信号反射； 串扰； 闪电、大功率电机的启停产生脉冲干扰等。 一般说来，线路传输差错是不可避免的，但要尽量减小其影响。 §1. 引 言 信道差错的几种模式 随机差错：差错的出现是随机的，一般而言差错出现的位置是随机分布的。这种情况一般是由信道的加性随机噪声引起的。一般将这种信道称为随机信道。 突发差错：差错的出现是一连串出现的。这种情况如移动通信中信号在某一段时间内发生衰落，造成一串差错；光盘上的一条划痕等等。这样的信道我们称之为突发信道。 混合差错：既有突发错误又有随机差错的情况。这种信道称之为混合信道。 §1.引 言 降低误码的技术措施： 》为了在已知信噪比情况下达到一定的误比特率指标，首先应该合理设计基带信号，选择调制解调方式，采用时域/频域均衡，使误比特率尽可能降低。 》但若误比特率仍不能满足要求，则必须采用信道编码（即差错控制编码），将误比特率进一步降低，以满足系统指标要求。 随着差错控制编码理论的完善和数字电路技术的发展，信道编码已经成功地应用于各种通信系统中，并且在计算机、磁记录与存储中也得到日益广泛的应用。 §1. 引 言 我们研究的是编码和译码，所以完全可以将调制、解调与信道合起来等效成一个等效信道——编码信道。 编码信道根据调制解调的不同输入和输出具有不同的类型 离散无记忆对称二进制输入二进制输出信道（BSC） 离散无记忆二进制输入多进制输出信道 离散无记忆多进制输入多进制输出 离散无记忆二进制输入连续输出 离散有记忆信道 §1.引 言 信道编码的目的：改善数字通信系统的传输质量 信道编码(差错控制编码)的基本思路： 在发送端将被传输的信息附上一些监督码元，这些冗余的码元与信息码元之间以某种确定的规则相互关联（约束）。 接收端按照既定的规则校验信息码元与监督码元之间的关系，一旦传输发生差错，则信息码元与监督码元的关系就受到破坏，从而接收端可以发现错误乃至纠正错误。 信道编码的任务：构造出以最小多余度（冗余度）代价换取最大抗干扰性能的“好码”。 研究各种编码和译码方法是信道编码所要解决的主要问题。 信道编码与信源编码的区别 信源编码 尽量减少信源的冗余度。即尽可能用最少的信息比特来表示信源。 如话音压缩编码、图象压缩编码。 信道编码 在待传输信息中加入冗余信息，以此达到差错控制的目的，从而提高通信系统的可靠性。 如纠错编码、检错重发编码等 §2. 差错控制方式及信道编码的基本概念 一、差错控制的三种方式： 检错重发（ARQ： Automatic Repeat Request ） 在接收端根据编码规则进行检查，如果发现规则被破坏，则通过反向信道要求发送端重新发送，直到接收端检查无误为止。 ARQ系统需要反馈信道，效率较低，但是能达到很好的性能。 前向纠错（FEC： Forward Error Correction ） 发送端发送能纠正错误的编码，在接收端根据接收到的码和编码规则，能自动纠正传输中的错误。 不需要反馈信道，实时性好，但是随着纠错能力的提高，编译码设备复杂。 混合方式（HEC：Hybrid Error Correction ） 结合前向纠错FEC和ARQ的系统，在纠错能力范围内，自动纠正错误，超出纠错范围则要求发送端重新发送。它是一种折中的方案。 差错控制的三种方式 检错重发（ARQ： Automatic Repeat Request ）