第六章差错控制基本原理.ppt

信息交换和传输过程中的有效性、可靠性。 不同的用户对可靠性的要求不同。 产生差错的原因：传输系统的性能、干扰。 降低差错的措施：合理选择系统与调制解调方式，改善信道特性，利用纠错码技术对差错进行控制，降低误码率。 信道编码是以信息在信道上的正确传输为目标的编码，可分为两个层次上的问题： 如何正确接收载有信息的信号 －－线路编码 如何避免少量差错信号对信息内容的影响 －－纠错编码 纠错编码的理论体系属于信息论，但纠错编码的实现离不开有形载体的信号理论，因此信息的编码与信号的编码有天然的联系。 本章内容 6.1 数字通信系统的组成及信道分类 6.2 差错控制系统与纠错编码分类 6.3 信道编码的基本概念 6.4 最大似然译码 6.5 常用检错码 6.1 数字通信系统的组成及信道分类 数字通信系统是指利用数字信号传递消息的通信系统。数字通信系统的模型如图所示。数字通信涉及的技术问题很多，其中有信源编码、信道编码、必威体育官网网址编码、数字调制、数字复接、同步问题等等。 数字通信系统模型 6.1.2信道模型及信道分类 数字通信的差错控制：改善信道干扰对信息的影响。 信道的性能分析十分重要，可根据实验测量数据建立信道的模型。 由于存在干扰，接收端对接收的失真信号进行判决采取： 硬判决：根据信号勉强做出判决； 暂不判决：输出待定或未知的信号； 软判决：输出有关码元的信息，如：后验概率 常见信道模型： （1）BSC信道 它是对随机差错进行硬判决时所用的信道模型。 （2）二进制删余信道 卷积码序列译码是常用的信道。 以上均为无记忆信道，噪声对传输符号的影响是独立的，这种信道称为随机信道。 （3）实际信道是有记忆的信道，信道差错与前面的码元出错有关，发生的误码为突发错误此类信道称为突发信道，此类信道可有马尔可夫过程表示。 差错类型 差错符号：由符号发生差错引起，也叫信号差错，信号差错概率用误码元率表示； 差错比特：由信息比特发生差错引起，也叫信息差错，信息差错概率用误比特率表示。 对于二进制传输系统，符号差错等效于比特差错； 对于多进制系统，一个符号差错到底对应多少比特差错却难以确定。因为一个符号由多个比特组成。 6.1.3错误图样 错误图样（error pattern） 定量地描述信号的差错，收、发码之“差” ： 差错图样E＝发码C－ 收码R （模M） 例：8进制(M=8)码元， 若发码 C=（0,2,5,4,7,5,2） 收码变为 R=（0,1,5,4,7,5,4） 差错图样 E=C－R=（0,1,0,0,0,0,6）（模8） 二进制码：E=C ? R 或 C = R ? E ，差错图样中的“１”既是符号差错也是比特差错，差错的个数叫汉明距离。 随机差错：若差错图样上各码位的取值既与前后位置无关又与时间无关，即差错始终以相等的概率独立发生于各码字、各码元、各比特；如加性高斯白噪声信道，典型模型：BSC、DMC编码信道。 突发差错：前后相关、成堆出现。突发差错总是以差错码元开头、以差错码元结尾，头尾之间并不是每个码元都错，而是码元差错概率超过了某个额定值。 通信系统中突发差错多由突发噪声引起。模型：马尔可夫链模型，也称吉尔伯特（Gilbert）模型。 错误图样的始末为非“0”，密集“1”码的一段码元个数称为突发长度b E:(000011001100110000)，突发长度为10。 6.2差错控制系统和纠错码分类 6.2.1差错控制系统分类 前向纠错（FEC）：发端信息经纠错编码后传送，收端通过纠错译码自动纠正传递过程中的差错。 反馈重发（ARQ）：收端通过检测接收码是否符合编码规律来判断，如判定码组有错，则通过反向信道通知发端重发该码。 混合纠错（HEC）：前向纠错和反馈重发的结合，发端发送的码兼有检错和纠错两种能力 。 6.2.2 纠错码分类 （1）从功能角度 检错码 ：发现差错 纠错码 ：自动纠正差错 （2）按信息序列的处理方法 分组码（block code）:将信息序列分割为k位一组后，独立编解码，分组间无关。 卷积码（convolutional code）:先将信息序列分组，不同的是编解码运算不仅与本组信息有关，而且还与前面若干组有关。 6.2.2 纠错码分类 （3）按码元与原始信息位的关系 线性码：所有码元均是原始信息元的线性组合，编码器不带反馈回路。 非线性码 ：码元不都是信息元的线性组合，可能还与前面已编的码元有关，编码器可能带反馈回路。或者这样解释 假设Ｃi，Ｃj是某（ n，k）分组码的两个码字， 是码元字符集里的任意两个元素， 当且仅当　　　　　也是码字时，才称该码是线性码或群码。 6.2.2 纠错码分类 （4）差错类型 纠随机差错码