《通信原理》信道编码省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件.pptx

第11章信道编码;11.1.2信道编码检错纠错原理;;;11.1.3几个相关概念;最大似然译码：对于接收到编码序列y，计算发送方发送哪一个码组xi时，接收到y概率最大。即依据似然函数P(y/xi)确定。

;11.2信道编码分类;返回重发：发送端无需确认信息，不停发送码组。直到取得接收端否定信息，则从犯错码组开始重发。其码元速率比停发等候重发快得多。但因每次失误均要重发犯错码组之后全部码组，故当误码较为频繁时，重发太多，影响效率。

选择重发：当接收方检测到某一组码元犯错，仅仅通知发送方重发该组码元。该系统重发效率高，但接收方和发送方均需要缓存，且还必须将重发码组插入正确位置，故系统较为复杂，价格昂贵。

ARQ特点：编码译码器较为简单，适应性较广，漏检概率小。需要反向信道和缓存。

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前向纠错（FEC）：接收端检测到错误，无须重发，直接对其纠错恢复原信号。

优点：无须传输反向信号和重发，故码元速率固定，译码延迟少，无须反向信道。

缺点：纠错编码须增加监督码位数，减小传输效率。误码较多时纠错轻易失误。

FEC/ARQ混合方式：在ARQ系统中嵌入FEC系统，能纠则先纠，不能纠正则重发。

综合了二者优点，提升整个通信系统效率。

;11.2.2信道编码分类;按照信息码元和监督码元之间检验关系，可分为线性码和非线性码。线性码中，监督码元取值是由信息码元经过线性叠加得到。

按照信息码元在编码之后是否保持原来结构不变，可分为系统码和非系统码。系统码中，信息位k位码元保持编码前数值，仅仅在前面或者后面附加了r位监督码元。非系统码编码后码组中k位信息码组已经不是原先那个信息码组了。非系统码能够转换为系统码。

按照每个码元取值不一样可分为二进制码和多进制码。

;11.3线性分组码;;;;11.3.2常见线性分组码;恒比码：指确定长度为n，且全部许用码组中“1”和“0”个数保持定值编码方式。在检测时，只要判断码组中“0”和“1”个数是否正确，即可判定传输是否出现误码。不具备纠错能力，但结构简单，适合用于电传机或其它键盘设备产生字符。

我国邮电部门国内通信采取恒比码，每个码组有3个“1”和2个“0”。10种码组恰好能表示10个阿拉伯数字。;11.4循环码;;11.4.2循环码生成多项式与编码;;;;;;;;;11.5其它信道编码;图示卷积码编码器，每一位信息码元a(i)后面，都跟了一位监督码b(i)，而b(i)则等于当前码元a(i)，及之前a(i-3),a(i-4),a(i-5)模二加取得，每个码组表示式为

[a(i)，a(i)⊕a(i-3)⊕a(i-4)⊕a(i-5)]其中n=2，m=5，N＝6，r＝1，k＝1。

特点：充分利用了各组之间相关性，且普通情况下k和n较小，性能优于分组码，设备简单，纠错能力也较强。不足之处于于其数学理论基础尚不如线性码完整。

译码主要有两类方式，一类是代数译码，即基于码代数结构（生成矩阵和监督矩阵），进行大数译码或门限译码，主要用于系统卷积码译码。一类是概率译码，经过信道统计特征研究而不依赖于编码代数运算来实现译码，主要用于非系统卷积码。当前概率译码为主要方法，最主要有维特比(Viterbi)译码和序列译码等。;

12.5.2交织码

当信道中噪声是完全随机发生，则信道编码只要能对同一码组内少数误码检错、纠错即可。有时信道中会出现强度大、连续时间长脉冲噪声。一旦出现，会造成连续误码。假如整个码组内大多数码元错误，则信道译码也无法消除这种“突发性错误”。

交织编码：为消除突发性错误。在发射端将编码后码元，在较长序列内搅乱。总序列长度应该是可能发生噪声脉冲宽度若干倍。将搅乱后码元序列送入信道传输，接收之后重新交织组合，然后进行译码纠错。

即使发生了突发性噪声，因为之前进行了交织编码，误码实际上分散到了各个码组中。接收端重新交织组合后，每个码组内误码较少，可经过信道译码检错纠错。;12.5.3网格编码调制

网格编码调制（TCM），简称格码调制，是一个将多电平调制与信道编码结合新技术。信道编码经过增加冗余码来检错、纠错，若要保持信息传输速率，则系统码元传输速率就必定提升。造成系统带宽增大。若要保持带宽不变，则信息传输速率又要降低。为处理矛盾，增加一位码元携带信息量来提供冗余度。这么既不会增加带宽，又防止了信息传输速率因为纠错检错编码原因而降低。

设系统带宽不变，传输四相相移键控（QPSK）信号。若信道编码效率为2/3，为保持带宽且不降低信息传输速率，只能将四进制调制信号改为八进制调制信号，采取八相相移键控（8PSK）。因八进制信号点数较多，单个码元误码率会提升。为使信道编码真正有效，必须使编码信噪比增益到达一定值。

TCM技术将卷积码与调制相结合，用相