数字通信原理_9：信道编码

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1、2008CopyrightSCUTDT&PLabs1课程：数字通信原理教材：数字通信---基础与应用（第二版）[美]BernardSklar著电子工业出版社内容：差错控制编码目的：介绍基本原理、主要类型、工作方式、简单的差错控制方法、码距与检错纠错能力的关系2008CopyrightSCUTDT&PLabs2差错控制编码--提纲1.引言2.基本原理、主要类型和工作方式2.1差错控制编码的基本原理2.1差错控制编码的主要类型2.2差错控制的工作方式3.简单的差错控制方法3.1重复码3.2奇偶校验码3.3水平奇偶校验码4.线性分组码的基本性质4.1码距的概念4.2码距与检

2、错纠错能力的关系2008CopyrightSCUTDT&PLabs3信号经信道传输会产生误码的原因：噪声的干扰复杂的衰落变化和多径效应对性能的影响：话音通信：叠加噪声；图像或视频：画面质量的下降/不能正常播放；数据：文件作废。1.引言因此，需要将一个非理想的物理信道，改造成没有误码、或者可将误码控制到可以接受范围的逻辑信道。2008CopyrightSCUTDT&PLabs4差错控制编码--提纲1.引言2.主要类型和工作方式2.1差错控制编码的主要类型2.2差错控制的工作方式3.简单的差错控制方法3.1重复码3.2奇偶校验码3.3水平奇偶校验码4.线性分组码的基本性质

3、4.1码距的概念4.2码距与检错纠错能力的关系2008CopyrightSCUTDT&PLabs5编码原理：在传输的数据（信息位）中加入监督码元，使之与信息位构成某种关联关系；差错控制原理：若数据在传输过程中发生差错，关联关系被破坏，从而可检出和/或纠正错误；假定分组码的长度为n，其中信息位为k，相应的监督位为n－k编码效率定义为：冗余度定义为：2.差错控制编码的基本原理差错控制以降低信息传输速率为代价来提高传输可靠性。2008CopyrightSCUTDT&PLabs6根据监督位与信息位间的关系，以及监督位的加入对信息位结构的影响，有三种分类方法：线性码：信息码与监

4、督码之间的关系为线性关系；非线性码：信息码与监督码之间的关系为非线性关系。分组码：信息码与监督码以组为单位建立关系；卷积码：监督码与本组和前面码组中的信息码有关。系统码：编码后信息码元部分的排列结构保持不变；非系统码：编码后信息码元部分的排列结构发生变化。2.1差错控制编码的主要类型2008CopyrightSCUTDT&PLabs7单工半双工全双工没有回传信道2.2差错控制的工作方式通信系统的分类广播信道2008CopyrightSCUTDT&PLabs8误码的形式随机错误：误码的位置随机（误码间无关联），主要由白噪声引起；突发错误：误码成串出现，主要由强脉冲及雷电

5、等突发的强干扰引起；混合错误：以上两种误码及产生原因的组合；2.2差错控制的工作方式（续）2008CopyrightSCUTDT&PLabs9包含三种工作方式：检错重发/前向纠错/混合纠错1.检错重发（ARQ）：在发送端采用具有检错功能的编码，接收端发现出错后自动请求重发（ARQ）。特点：设备较简单；传输序列中冗余量较小；需要有反向信道支持；出错后重传造成延时较大。2.2差错控制的工作方式（续）检错重发的3种类型：（一）停发等候重发ARQ需要半双工链路2008CopyrightSCUTDT&PLabs10（二）返回重发ARQ（三）选择重发ARQ2.2差错控制的工作方式

6、（续）需要全双工链路需要全双工链路2008CopyrightSCUTDT&PLabs11包含三种工作方式：2.前向纠错（FEC）：适用于包括没有反向信道的场合；出错时可纠正误码，无需重传，延时小；传输序列中冗余量较大。3.混合纠错方式：前向纠错（FEC）＋检错重发（ARQ）出错较少时FEC起作用；出错较多时ARQ起作用2.2差错控制的工作方式（续）2008CopyrightSCUTDT&PLabs12检错与纠错方法（三位二进制码）示例：8种可能的组合：000，001，010，011，100，101，110，111。三种编码方法：a.若8个码组均用于表示不同的信息，任一

7、位或一位以上的错误都会变成另一码组，所以无法检错和纠错。b.若将8个码组分成许用和禁用两类：许用码组：000，011，101，110禁用码组：111，100，010，001因任何一位误码，都会变成禁用码组，所以可检出一位误码。c.若只用000，111两个码组，其余为禁用码组，则可发现两位及以下的误码，并纠正一位误码。2008CopyrightSCUTDT&PLabs13差错控制编码--提纲1.引言2.主要类型和工作方式2.1差错控制编码的主要类型2.2差错控制的工作方式3.简单的差错控制方法3.1重复码3.2奇偶校验码3.3水平奇偶校验码4.线性分组