无线信道下信道编码技术发展的探讨new

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1、万方数据第28卷第3期北方交通大学学报v01．28No．3至Q些里鱼旦』Q堡奠垒曼Q坚塑墼鲤翌型』坠鱼型垒堑墼13堡垦耋!至￥』塑；至Q丝文章编号：1000一1506(2004)03．0082—06无线信道下信道编码技术发展的探讨王欣，谈振辉(北京交通大学电子信息工程学院，北京100044)摘要：介绍了在香农理论推动下的信道编码技术的发展，以及编码技术最终可能和调制技术融合的趋势，着重阐述了无线信道下信道编码的问题，以及编码技术的发展方向．关键词：信息处理技术；编码；调制；无线信道中图分类号：TN91

2、1．22文献标识码：AStudyontheDeVelopmentofChannelCodingTechnologyUndertheWirelessChannelW4『、临骼行．nW历e，2一^“i(Sch∞1ofElectronbandInfoImationEn西neering，Be巧ingJiaOtongUniverSity，Beijing100044，China)Abstract：Thisarticleint剃ucesthedevelopmentofthechannelcOdingtechnOlo

3、gymotivatedbytheShannon’stheOry，andthetendencyofthecombinationofthecodingandmodulation．ThenthechannelcOdingunderwireleSschannelhasbeenemphaSized，andthedevelopmentdthecod—ingtechnologyhasalSobeendiscuSsed．Keywords：infOrmationprocesSingtechnobgy；cOding；mo

4、dulation；wirelesschannel通信系统中引入信道编码技术，是为了可以在实际的信道中，可靠地传输信息，但同时需要注意频带利用率的问题．1948年，香农提出的编码理论，分析了最佳编码方案可以达到的性能极限，即信道容量，但却没有具体给出编码方案，以及没有描述实现起来的复杂程度．在香农理论的推动下，编码方案的性能正逐步接近理论极限．在过去的10年中，针对线性高斯信道模型，已经找到了接近香农信道容量的方法(在这个模型下采用Tu‰码、低密度奇偶校验码u)PC等)．当考虑具体的无线通信环境时，由于

5、无线信道的非线性时变特性，使得寻找逼近理论极限的编码方案更加富有挑战性．1回顾编码技术的发展1．1香农理论的推动1948年，香农提出，对于任何传输速率小于或是等于信道容量的情况，必然存在着一种编码方案，可以达到任意小的差错概率¨J．但是具有讽刺意味的是，香农并没有指出具体的编码方案．香农理论证明的基础就是，如果采用任意长的编码码字，它的平均差错概率就会很小．然而，直接实现任意长度的编码将会导致译码的复杂度大大增加，使其实用性降低．尽管在很长一段时间内，人们都普遍认为“好码实际上就是一些乱码”．但在最近

6、的10年内，这个问题的研究终于有了进展，至少是针对一些特殊情况，如线性高斯信道(加性高斯白噪声AwGN信道)旧~4』．另一方面的进展发生在20世纪80年代，源于一些对香农定理的更深层次的理解：将编码和调制结合，而这两种技术先前一直是独立发展的．现在，从编码增益的角度来回顾一下编码技术的发展．对于二进制双极性调制系统来说，当比特差错概率(BER)是100时，非编码传输下比特信噪比(Eb／No)与理论极限情况相差9．4扭．当采用卷积编码时，Eb／』、％可以比非编码传输情况降低5．7dB．收稿日期：2003

7、．09．23作者简介：王欣(1978一)，女，北京市人，博士生．锄iI：wax@访p．sina．咖谈振辉(1944一)，男，上海市人，教授，博士，博士生导师．万方数据竺!塑三竺竺!至望堡望!堡兰塑翌垫查垄垦竺堡翌8320世纪60年代提出的二进制卷积编码配合序贯译码，可以使Eb／No与极限情况仅差3dB．最近3dB的束缚终于被打破．将RS码与卷积码级联，当BER为100时，这种系统的性能与极限情况大概相差2．3dB．对于Turbo码，如果采用恰当的交织器，就可以非常地贴近极限情况。1993年设计的第一种

8、Turbo码，当BER为10—5时，Eb／No与极限情况大概相差O．5dB．现在，一个码块长度为107、速率为1／2的低密度奇偶校验码(u)PC)，在BER为10_6的情况下，与极限情况仅相差0．04dB”j．1．2编码和调制融合的趋势在差错控制编码方面的第一个量化的飞跃在于将编码和调制融合№J．差错控制编码理论的提出，最初是为了补偿由解调器引起的差错．在这个思想的指引下，解调器首先判断调制器的输入会是什么，然后将判决的结果输入到译码器；然后使用已知的码