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第九章信道编码

主要内容信道编码的基本概念和分类n两种主要的信道编码n分组码n卷积码n其他类型编码和编码界限n（工程应用）nP2

章节信道编码的基本概念nnnnnn线形分组码循环码BCH码卷积码其他编码类型纠正突发错误码、交织码、级联码、Turbon码、高效率信道编码TCMP3

9.1信道编码的基本概念为什么需要信道编码？n在数字信号的传输中，实际信道不是理想的，存在噪声和干扰，会导致接收端的误判，这样就产生了差错。n可采取的办法：n合理设计基带信号n选择调制、解调方式n采用均衡技术n增大发送功率n仍然达不到要求，就需要信道编码P4n

9.1信道编码的基本概念信道分类（按差错出现类型）n独立随机差错信道n差错随机出现，且相互独立（无记忆性）n原因：由高斯白噪引起（信道本身的传输特性比较理想）n太空信道、卫星信道、同轴电缆、光缆信道、视距微波信道nP5

9.1信道编码的基本概念信道分类（按差错出现类型）n突发差错信道n差错成串出现（记忆性）n原因：信道传输特性不理想（衰落和码间干扰），有大的脉冲干扰n短波信道、移动通信信道、散射信道、明线和电缆信道n混合信道nP6

9.1信道编码的基本概念信道编码的构造n在发送端，在待发送的信息序列中加入一些n多余的码元（监督码元），这些监督码元和信息码元之间以某种确定的规则相互关联，即满足一定的约束关系。在接收端，按既定的规则检验信息码元与监n督码元之间的约束关系。约束关系被破坏就意味着传输中有差错（检错）；借助于约束关系甚至还可以纠正错误（纠错）。P7

9.1信道编码的基本概念信道编码分类（按纠正错误类型分类）n纠独立随机差错码：分组码和卷积码中的大部分种类n纠突发差错码：分组码和卷积码中的几类、交织码n纠混合差错码：级联码nP8

9.1信道编码的基本概念信道编码分类（按约束关系分类）n线性码：信息码元与监督码元之间的约束关系是线性关系，即满足一组线性方程式n非线性码：约束关系不是线性关系。（缺少理论和应用上的研究）nP9

9.1信道编码的基本概念信道编码分类（按编码方式分类）n分组码：将信息序列分成独立的若干组进行n编码。编码后，一组中的码元只与本组的原始信息码元有关，而与其他组的信息码元无关。分组码用符号（n，k）表示。k是一组中信息码n元的数目，n是码元总数目，则监督码元有n-k位编码效率＝k/n，编码冗余度＝1-k/nn非分组码：卷积码是其中最主要的一类。nP10

9.1信道编码的基本概念信道编码分类（按编码后是否包含原始信息码元分类）n系统码：编码后的信息序列中包含原始信息码元（位置可能变化）n非系统码：编码后的信息序列中不包含原始信息码元nP11

9.1信道编码的基本概念在数字通信系统中，利用信道编码可提高系统可靠性，控制差错。其控制差错的方式主要分为三种。n前向纠错（FEC）：发端发送有一定纠错n能力的码，若传输中产生的差错的数目在码的纠错能力内，收端可以纠正。优点：单向通信（不需要反馈信道），实时性好。n缺点：码的构造复杂，译码电路复杂。nP12

9.1信道编码的基本概念反馈重传（ARQ）：发端发送有一定检n错能力的码，收端译码时如发现有错，则通知发端重发，直到正确接收。也称为检错重传或自动请求重复。优点：检错比较简单，码的效率和结构简单，译码电路简单。n缺点：需要反馈信道，不能单向通信；实时性差。n三种类型：等待式ARQ、退N步ARQ，选择重传ARQ。nP13

9.1信道编码的基本概念混合差错控制（HEC）：是FEC和ARQ的结合。n需要反馈信道。实时性和译码复杂性是FECn和ARQ两种方式的折衷。P14

9.1信道编码的基本概念检错和纠错的基本原理n例1：一个由3位二进制数字构成的码组，共n有8种组合。若用其表示不同的天气，如：000（晴）、001（云）、010（阴）、011（雨）、100（雪）、101（霜）、110（雾）、111（雹）。任一码组在传输中产生传输中产生一个或多个错误，都会变成另一个信息码组。无法检错和纠错。n原因：码组中只有信息码元，没有监督码元nP15

9.1信道编码的基本概念检错和纠错的基本原理例2：利用2位二进制数字的4种组合表示4nn种天气，再加1位奇偶校验位。可以检测出传输中的1个或3个错误（无法n检测2个错误，无法纠错）原因：监督码元的引入使得8个组合中只n有4个是许用组合，其余4个是禁用组合P16

9.1信道编码的基本概念码重，码距，最小码距码重：在分组码中，把一个码组/字（A）中nn所含1的数目定义为码组/字重量，简称码重，记为W(A)码距：把两码组A、B中对应位置上码元不同n的数目定义为两码组的距离，简称码距或汉明距，记为d(A,B)最小码距：把某种编码中各个码组间距离的最小值定