数字通信与技术04-1 .ppt

内容和要求 内容 信道编码的基本概念以及常用方法； 纠突发错误的交织码和RS码的编译码原理、编码的主要参数及纠错性能； 卷积编码的距离特性以及几种常用的译码方法，卷积编码的Viterbi译码算法、实现方法以及纠错性能。 Turbo码和LDPC码的基本原理及纠错性能。 内容和要求 要求 掌握信道编码的基本概念以及常用方法； 掌握纠突发错误的交织码和RS码的编译码方法，了解其主要参数及纠错性能； 了解卷积编码的距离特性以及门限译码、序列译码、维特比译码这三种译码方法的特点，掌握卷积编码的Viterbi译码算法、实现方法以及纠错性能。 了解Turbo码和LDPC码的基本原理及纠错性能。 §4.1 差错控制编码基础 一、差错控制编码的原因、发展历史 信道具有各种随机噪声，使得误码的发生不可避免； 为降低误码率，在编码出现之前唯一的可行途径是降低传输速率或增加信噪比； C. E. Shannon提出了有扰信道编码定理，证明了：对给定的DMC信道，存在所谓的信道容量C，使得对任意指定的信息传输速率Rc和正数ε，只要Rc满足RcC，总存在一种传输速率为Rc的编解码方案，使得系统解码误码率小于ε 。 Shannon指出了信道编码的必要性，但并没给出一种具体逼近信道容量的编解码方案； 一、差错控制编码的原因、发展历史 自Shannon创立信息论以后，如何找到接近Shannon信道容量极限的好码及其快速(可实现)编、解码算法成为编码理论研究的中心问题。 编码的发展：汉明码、卷积码、BCH码、RS码、TCM、Turbo、LDPC码等；经过半个多世纪的发展，目前采用Turbo/LDPC编码以及迭代置信度传播算法已能很好逼近各种点对点信道的容量。 二、差错控制的方式 常用的差错控制方式有三种： 自动请求重发（ARQ）Automatic Repeat reQuest； 前向纠错（FEC） Forward Error Correction； 混合纠错（HEC）Hybrid Error Correction； 二、差错控制的方式 接收端如果检测到有错，则通过反向信道通知发送端重发。重发的次数可能是一次，也可能是多次，直到收端认为传输无错为止。 优点：工作原理简单，易于实现。 缺点: 有延时，主要用于对实时传输要求不高的数据传输系统。 二、差错控制的方式 二、差错控制的方式 二、差错控制的方式 二、差错控制的方式 发端发送能够纠正错误的编码，收端收到后根据编码规则进行译码，通过译码发现并纠正传输过程中的错误。 优点：不需要反馈信道，特别适合于只能提供单向信道的场合；不要求检错重发，因此延时小，实时性好，可用于对实时传输要求高的信号传输系统，如话音传输系统。 缺点：编译码设备较复杂。 二、差错控制的方式 HEC方式 是FEC方式和ARQ方式的结合，发端发送既能纠错又能检错的码，收端经纠错译码后如果检测无错码，则不再要求发端重发；如果收端经纠错译码后仍检测出有误码，则通过反馈信道要求发端重发。 三、差错控制编码的基本原理 §4.2 线性分组码 一、几个基本概念 一、几个基本概念 一、几个基本概念 一、几个基本概念 一、几个基本概念 一、几个基本概念 一、几个基本概念 从系统角度来看，在给定信息传输速率以及最终误比特率时，不用纠错码时所需要的Eb/n0与采用纠错码后所需要的Eb/n0之间的差称为编码增益。定义如下： 一、几个基本概念 比较一个实时通信系统在采用纠错编码和未编码情况下的11比特长的消息传输的错误概率。假设未编码传输特性为：BPSK调制，高斯噪声，Pr/N0=43766，数据速率R=4800bps。对于编码情况，假设采用(15,11)的纠错编码，能纠正长度为15的分组中的任意单个错误,采用硬判决译码。 一、几个基本概念 未编码时的误比特率： 一、几个基本概念 一、几个基本概念 一、几个基本概念 增加冗余度意味着更高的信号速率，每个信道码元含有更少的能量，解调器输出更多的错误。 性能的改善主要是由于译码器性能的改善远远超过了解调器性能的下降。 一、几个基本概念 编码增益有没有可能为负值？即编码后未能使性能改善，性能反而降低了？ 一、几个基本概念 码率 编码增益 编码延时 编译码器的复杂度 一、几个基本概念 按信息码元编码后是否保持不变分：系统码和非系统码 按监督元与信息组之间的约束关系分：分组码和卷积码 按监督元与信息元之间的检验关系为：线性码和非线性码 根据码的功能为：检错码、纠错码和纠删码 二、常用分组码 奇偶监督码 汉明码 BCH码 RS码 CRC码 二、常用分组码 采用奇偶校验原理,只能检错，不能纠错。 只能检查出某一分组的单个错误或奇数个错误，而不能发现偶数个错误。 最小码