信道编码_.ppt

第5章信道编码图5-1数字电视广播系统组成框图5.1概论
5.2差错控制编码
5.3线性分组码
5.4循环码
5.5RS码(里德－索罗蒙码)
5.6RS码纠错原理
5.7交织码
5.8卷积码
5.9编码与调制相结合的卷积码(TCM)5.1概论 (3)传输信号的频谱特性与传输信道的通频带有最佳的匹配性；(4)编码信号内包含有正确的数据定时信息和帧同步信息，以便接收端准确地解码；(5)编码的数字信号具有适当的电平范围；(6)发生误码时，误码的扩散蔓延小。 其中，最主要的可概括为两点。其一，附加一些数据信息以实现最大的检错纠错能力，这就涉及到差错控制编码原理和特性。其二，数据流的频谱特性适应传输通道的通频带特性，以求信号能量经由通道传输时损失最小，因此有利于载波噪声比(载噪比，C/N)高，发生误码的可能性小。

5.1.2信道模型
(1)随机信道
随机信道是指数据流在其中传输时会受到随机噪声的干扰，使高低电平的码元在信道输出端产生电平失真，导致接收端解码时发生码元值的误判决，形成误码。(2)突发信道
传输通道中常有一些瞬间出现的短脉冲干扰，它们引起的不是单个码元误码，而往往是一串码元内存在大量误码，前后码元的误码之间表现为有一定的相关性。
(3)混合信道
实际的传输通道通常不是单纯的随机信道或突发信道，而是二者兼有，或者以某个信道属性为主。5.1.3误码的产生及误码率与信噪比的关系
1.二元码的误码产生
图5-2中给出一种不归零二元码传输过程中受噪声影响产生误码的情况。图5-2二元码产生误码的情况2.误码率与信噪比的关系
(1)误码率
数字信号传输系统中，误码的轻重程度通常以误码率(误比特率BER或误符号率SER)衡量，它表示为单位时间内误码数目占总数据数目的比例值。(2)误码率与信噪比的关系
设二元码数字信号为s(t)，信道产生的噪声(平均值为零的高斯白噪声)为n(t)，则数字信号经过信道传输后，在接收端的输出信号y(t)为这两者的相加，即
y(t)=s(t)+n(t)(5-1)假设二元码中对应数据“1”的电平为A，对应于数据“0”的电平为0，则在噪声干扰的情况下，数据“1”和“0”的输出为
数据“1”：Y(KT)=A＋n(KT)
数据“0”：Y(KT)=n(KT)
式中，K为0，1，2，…，N的正整数，T为码元的时间长度。 在接收端，设置了判决门限电平d(＝A/2)以判定接收信号的数据值，判决准则如下：
Y(KT)≥d判定数字信号为数据“1”；
Y(KT)＜d判定数字信号为数据“0”。
5.2差错控制编码2.前向纠错(FEC)方式
这种方式中，发送端发送的数据内包括信息码元以及供接收端自动发现错误和纠正误码的监督码元。
3.混合纠错(HEC)方式
这种方式中，发送端发出的信息内包含有给出检错纠错能力的监督码元，误码量少时接收端检知后能自动纠错，误码量超过纠错能力时接收端能通过反馈信道请求发送端重发有关信息。5.2.2纠错码的分类
对具体的纠错码，可以从不同角度将其分类，图5-6所示即为纠错码的分类情况。
图5-6纠错码的分类 纠错码按照检错纠错功能的不同，可分为检错码、纠错码和纠删码三种。
纠错码按照误码产生原因的不同，可分为纠随机误码的纠错码和纠突发误码的纠错码两种。前者应用于主要产生独立性随机误码的信道，后者应用于易产生突发性局部误码的信道。
5.2.3差错控制编码的几个基本概念
1.信息码元和监督码元
信息码元又称信息序列或信息位，是发送端由信源编码给出的信息数据比特。以k个码元为一个码组时，在二元码情况下，总共可有2k个不同的信息码组。
2.许用码组和禁用码组
信道编码后总码长为n的不同码组值可有2n个。
3.编码效率
通常，将每个码组内信息码元数k值与总码元数n值之比η＝k/n称为信道编码的编码效率，即
η＝k/n＝k/(k+r)4.码重和码距
在分组编码中，每个码组内码元“1”的数目称为码组的重量，简称码重。
5.最小码距与检错和纠错能力的关系
最小码距d0的大小与信道编解码检错纠错能力密切相关。 一般地，对于分组码，可得出以下三条关于最小码距与检错纠错能力间关系的结论。
(1)在一个码组内为了检知e个误码，要求最小码距应满足d0≥e+1;
(2)在一个码组内为了纠正t个误码，要求最小码距应满足d0≥2t+1;
(3)在一个码组内为了纠正t个误码并同时检知e个误码(e＞t)，最小码距应满足d0≥e+t+1。
对于上述结论，可通过图5-9示明之。
图5-9最小码距与检错纠错能力间的关系5.3线性分组码 不难理解，奇偶校验码可以检知奇数个误码，而不能发现偶数个误码，故检错能力有限。并且，编码后码组间最小码距d0=2，所以没有纠错能力(参见上面的结论(1))。
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