資源描述：
《淺談信道編碼檢錯糾錯原理和方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、淺談信道編碼檢錯糾錯原理和方法 【摘要】信道編碼在信息碼元中插入一些冗余碼元（監(jiān)督碼元），使得整體碼元具有一定規(guī)律。當(dāng)出現(xiàn)傳輸錯誤時，可以通過規(guī)律，對錯誤進行檢測乃至糾正。【關(guān)鍵詞】信道編碼；檢錯糾錯；信息碼元在數(shù)字通信中，噪聲的存在使得最終恢復(fù)出的基帶信號出現(xiàn)誤碼。在數(shù)字通信中可以依據(jù)這樣一類方法來減少數(shù)據(jù)錯誤：將發(fā)送的數(shù)字信號碼元序列按照某種規(guī)則進行編碼，使得新的碼元序列具有一定的規(guī)律。這樣接收方能夠根據(jù)編碼的規(guī)則，對收到的信號碼元組進行檢測，從而發(fā)現(xiàn)或者糾正數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)的誤碼。這便是信道編碼，又叫差錯控制編碼、糾錯編碼、抗干擾編碼或可靠性編碼等。這些
2、名稱分別體現(xiàn)了信道編碼某一方面的特點：編碼是為了增強信號在信道中傳輸?shù)目煽啃?，也是為了控制碼元差錯，可以對干擾造成的誤碼進行檢錯和糾錯。1信道編碼的概述6信道編碼檢錯和糾錯的基本思路是按某種規(guī)則在傳輸?shù)拇a元序列之中，附加一些冗余的碼元。這些冗余碼元的取值與原來包含初始信息的碼元取值有關(guān)。由于插入了冗余碼元，原本只是單純傳輸信息的碼元序列便具有了特定的規(guī)律，而這些冗余碼元也就對信號起到了監(jiān)督作用。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)錯誤時，誤碼可能會破壞信道編碼的規(guī)律，這樣接收方就能發(fā)現(xiàn)錯誤，即檢錯；有些情況下，還能根據(jù)傳輸?shù)降腻e誤碼組和編碼規(guī)律，推斷出原正確碼元組，即糾錯。因此，
3、這些冗余碼元又被稱為“監(jiān)督碼元”。2信道編碼的分類按照不同功能分為檢錯碼、糾錯碼和糾刪碼。檢錯碼只具備檢查碼組錯誤的功能；糾錯碼還能對部分錯誤進行糾正。糾刪碼對超出糾錯范圍的誤碼能將其刪除。按照糾正錯誤的類型不同，分為糾正隨機錯誤的碼和糾正突發(fā)錯誤的碼。隨機錯誤的誤碼從統(tǒng)計上是彼此獨立的，同一個碼組內(nèi)發(fā)生若干個碼元錯誤的概率遠遠低于只有一兩個碼元錯誤的概率。這意味著信道編碼哪怕只糾正每個碼組內(nèi)一兩個碼元錯誤，也可使得整個系統(tǒng)的誤碼率大幅度下降。但有時信道中出現(xiàn)強度大，持續(xù)時間長的脈沖噪聲，使連串的碼元受到干擾，稱為突發(fā)錯誤。例如連續(xù)若干位的0變成1。這時必須用
4、專門針對突發(fā)錯誤信道編碼方式。6按照信息碼元和監(jiān)督碼元之間的制約規(guī)則不同，分為分組碼和卷積碼。分組碼是指在每一組碼元（k位信息碼元和r位附加監(jiān)督碼元）中，所有的監(jiān)督碼元取值，僅僅與這一組的k位信息碼元有關(guān)，而與其他組的信息碼元無關(guān)。分組碼編碼器屬于無記憶的系統(tǒng)。而卷積碼則是指r位附加監(jiān)督碼元不僅與本碼組內(nèi)的k位信息碼元有關(guān)，還與之前其他碼組的若干位碼值有關(guān)。卷積碼的編碼器具有記憶功能。3信道編碼檢錯糾錯的原理信道編碼通過在傳輸數(shù)據(jù)中引入冗余來避免數(shù)字數(shù)據(jù)在傳輸過程中出現(xiàn)差錯。用于檢測差錯的信道編碼稱為檢錯編碼，而既可檢錯又可糾錯的信道編碼稱為糾錯編碼。糾錯和檢
5、錯技術(shù)的基本目的是通過在無線鏈路的數(shù)據(jù)傳輸中引入冗余來改進信道的質(zhì)量。冗余比特的引入增加了原始信號的傳輸速率。因此，在源數(shù)據(jù)速率固定的情況下，這增加了帶寬要求，結(jié)果降低了高SNR情況下的帶寬效率，卻大大降低了低SNR情況下的BER。根據(jù)香農(nóng)定理可知，只要SNR足夠大，就可以用很寬的帶寬來實現(xiàn)無差錯通信。這就是3G應(yīng)用寬帶CDMA的部分原因。另一方面，差錯控制編碼的寬度是隨編碼長度的增加而增加的。因此，糾錯編碼在帶寬受限的環(huán)境中是有一定優(yōu)勢的，并且在功率受限的環(huán)境中提供一定的鏈路保護。信道編碼器把源信息變成編碼序列，使其可用于信道傳輸，這就是它處理數(shù)字信息源的方
6、法。檢錯碼和糾錯碼有三種基本類型：分組碼、卷積碼和Turbo碼。6分組碼是一種前向糾錯（FEC）編碼。它是一種不需要重復(fù)發(fā)送就可以檢出并糾正有限個錯誤的編碼。在分組碼中，校驗位被加到信息位之后，以形成新的碼字（或碼組）。在一個分組編碼器中，k個信息位被編為n個比特，而n-k個校驗位的作用就是檢錯和糾錯。分組碼以（n，k）表示，其編碼速率定義為Rc=k/n，這也是原始信息速率與信道信息速率的比值。卷積碼與分組碼有根本的區(qū)別，它不是把信息序列分組后再進行單獨編碼，而是由連續(xù)輸入的信息序列得到連續(xù)輸出的已編碼序列。已經(jīng)證明，在同樣的復(fù)雜度下，卷積碼可以比分組碼獲得更
7、大的編碼增益。卷積碼是在信息序列通過有限狀態(tài)移位寄存器的過程中產(chǎn)生的。通常，移位寄存器包含N級（每級k比特），并對應(yīng)有基于生成多項式的m個線性代數(shù)方程。輸入數(shù)據(jù)每次以k位移入移位寄存器，同時有n位數(shù)據(jù)作為已編碼序列輸出，編碼速率為Rc=k/n。參數(shù)N稱為約束長度，它指明了當(dāng)前的輸出數(shù)據(jù)與多少的輸入數(shù)據(jù)有關(guān)。N決定了編碼的復(fù)雜度和能力大小。4差錯控制方法差錯控制方法，分為檢錯重發(fā)（ARQ），前向糾錯（FEC）和混合方式三種。檢錯重發(fā)系統(tǒng)（ARQ），又分為停發(fā)等候重發(fā)，返回重發(fā)和選擇重發(fā)三種。系統(tǒng)僅能檢錯，不能糾錯。檢出錯誤則要求重發(fā)。6（1）停發(fā)等候重發(fā)：發(fā)送端
8、每發(fā)送一個碼組，等候到接收端的確認信息
