《通信原理》10信道編碼和差錯控制ppt課件.ppt

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1、信道編碼和差錯控制糾錯編碼線性分組碼循環(huán)碼2021/7/30基本要求了解信道編碼的目的和要求掌握糾錯編碼的基本原理和糾錯編碼系統(tǒng)的性能分析熟悉常用的簡單編碼掌握線性分組碼、循環(huán)碼的編碼和解碼方法22021/7/30基本內(nèi)容信道編碼概念，指數(shù)字信號為了適應(yīng)信道的傳輸特性，達(dá)到高效可靠的傳輸而進(jìn)行的相應(yīng)的信號處理過程。信道編碼的目的：降低誤碼率，提高信號傳輸?shù)目煽啃?。信道編碼的基本原理是在信號碼元序列中增加監(jiān)督碼元，并利用監(jiān)督碼元去發(fā)現(xiàn)或糾正傳輸中發(fā)生的錯誤。32021/7/30基本內(nèi)容在信道編碼只有發(fā)現(xiàn)錯碼能力而無糾正錯碼能力時，必須結(jié)合其他措施來糾正錯

2、碼，否則只能將發(fā)現(xiàn)為錯碼的碼元刪除。這些手段統(tǒng)稱為差錯控制。差錯控制編碼是一種信道編碼。42021/7/30基本內(nèi)容信道的分類隨機(jī)信道突發(fā)信道混合信道52021/7/30基本內(nèi)容常用的差錯控制方式主要有檢錯重發(fā)（簡稱ARQ）前向糾錯（簡稱FEC）混合糾錯（簡稱HEC）目的：克服線路傳輸中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)差錯，實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器至終端調(diào)制解調(diào)器的無差錯數(shù)據(jù)傳送。62021/7/30基本內(nèi)容差錯控制編碼方法/糾錯編碼方法：為了在接收端能夠發(fā)現(xiàn)或糾正錯碼，在發(fā)送碼元序列中加入一些差錯控制碼元（監(jiān)督碼元/監(jiān)督位）。加入的監(jiān)督碼元越多，糾/檢錯的能力越強(qiáng)，傳輸效率越低，從

3、而可以用降低傳輸效率換取傳輸可靠性的提高。72021/7/30基本內(nèi)容差錯控制編碼分類：按照差錯控制編碼的不同功能分為——檢錯碼、糾錯碼和糾刪碼；按照信息碼元和附加的監(jiān)督碼元之間的檢驗關(guān)系分為——線性碼和非線性碼；按照信息碼元和監(jiān)督碼元之間的約束方式不同分為——分組碼和卷積碼；82021/7/30基本內(nèi)容差錯控制編碼分類：按照信息碼元在編碼后是否保持原來的形式不變分為——系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼；按照糾正錯誤的類型不同分為——糾正隨機(jī)錯誤的碼和糾正突發(fā)錯誤的碼；按照構(gòu)造差錯控制編碼的數(shù)學(xué)方法分為——代數(shù)碼、幾何碼和算術(shù)碼；按照每個碼元取值不同分為——二進(jìn)制和多

4、進(jìn)制碼。92021/7/30基本內(nèi)容碼率：編碼序列中信息碼元數(shù)量k和總碼元數(shù)量n之比：k/n冗余度：監(jiān)督碼元數(shù)（n-k）和總碼元數(shù)量n之比:(n-k)/n102021/7/30糾錯編碼糾錯編碼中的基本概念糾錯編碼：具有檢錯能力或糾錯能力的編碼。糾錯編碼分為分組碼和卷積碼兩大類。分組碼：將若干監(jiān)督碼元附加在一組信息位上構(gòu)成一個具有糾錯能力的獨(dú)立碼組，并且監(jiān)督位僅監(jiān)督本組中的信息碼元。分組碼用符號（n,k）表示，其中n是碼組長度，k為信息碼元數(shù)目，r=n-k為監(jiān)督碼元數(shù)目。112021/7/30糾錯編碼糾錯編碼中的基本概念由代數(shù)關(guān)系確定監(jiān)督位的分組碼稱為代

5、數(shù)碼。在代數(shù)碼中，若監(jiān)督位和信息位的關(guān)系是由線性方程式?jīng)Q定的，則稱這種編碼為線性分組碼。例如：奇偶監(jiān)督碼、漢明碼、循環(huán)碼。122021/7/30糾錯編碼糾錯編碼中的基本概念漢明碼：能夠糾正1位錯碼的效率較高的線性分組碼。循環(huán)碼：就有循環(huán)性的線性分組碼。BCH碼：能夠糾正多個隨機(jī)錯碼的循環(huán)碼。RS碼：具有很強(qiáng)糾錯能力的多進(jìn)制BCH碼。132021/7/30糾錯編碼糾錯編碼中的基本概念碼長：一個碼組中碼元的數(shù)目。碼重：一個碼組中“1”的個數(shù)。碼距d：兩個等長碼組之間對應(yīng)位不同的個數(shù)。最小碼距：碼組集合中所有碼距的最小值。142021/7/30糾錯編碼糾錯編

6、碼糾檢錯能力與最小碼距的關(guān)系：一個碼組內(nèi)檢測e個誤碼：一個碼組內(nèi)糾正t個誤碼：一個碼組內(nèi)糾正t個誤碼同時檢測e（e>t）個誤碼：152021/7/30糾錯編碼碼距與檢錯和糾錯能力的關(guān)系：162021/7/30糾錯編碼糾錯編碼系統(tǒng)的性能：誤碼率性能和帶寬的關(guān)系：采用編碼降低誤碼率所付出的代價是帶寬的增大。功率和帶寬的關(guān)系：采用編碼以節(jié)省功率，并保持誤碼率不變，付出的代價也是帶寬的增大。172021/7/30糾錯編碼糾錯編碼系統(tǒng)的性能：傳輸速率和帶寬的關(guān)系：對于給定的傳輸系統(tǒng)，其傳輸速率和信噪比的關(guān)系為提高傳輸速率，采用編碼以保持誤碼率不變，代價是帶寬增大

7、。182021/7/30糾錯編碼糾錯編碼系統(tǒng)的性能：編碼增益：在保持誤碼率恒定的條件下，采用糾錯編碼所節(jié)省的信噪比未編碼時的信噪比編碼后所需的信噪比192021/7/30奇偶監(jiān)督碼監(jiān)督位只有1位，碼率為k/(k+1)奇偶監(jiān)督碼能夠檢測奇數(shù)個錯碼分為奇數(shù)監(jiān)督碼和偶數(shù)監(jiān)督碼在奇數(shù)監(jiān)督碼中，監(jiān)督位使碼組中“1”的個數(shù)為奇數(shù)202021/7/30奇偶監(jiān)督碼在偶數(shù)監(jiān)督碼中，監(jiān)督位使碼組中“1”的個數(shù)為偶數(shù)。在接收端檢測時，將接收碼組按照式求“模2和”，若計算結(jié)果為“1”就說明有錯碼，為“0”就認(rèn)為無錯碼。（a0為監(jiān)督位，其余位為信息位）212021/7/30二維

8、奇偶監(jiān)督碼方陣碼或矩形碼構(gòu)造方法：先將若干奇偶監(jiān)督碼按行排列成矩陣，再按列增加第二維監(jiān)督位碼率