06-现代数字通信-信道编码-2003

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1、第6章信道及信道编码2003-12-12数字通信与信息网络实验室1基本内容¢信道、信道模型及对信道特性的改善¢编码的信息论基础¢信道编码2003-12-12数字通信与信息网络实验室2信道的基本概念¢信道：信号通道，必不可少¢影响通信系统可靠性能的两个主要因素：噪声和信道传输特性的不理想。发收调解编码器输出转媒转制调解调器输出换质换器器器器调制信道编码信道2003-12-12数字通信与信息网络实验室3信道的基本概念（续）¢信号的传输媒质称为狭义信道。¢除传输媒质外，还包括通信系统的某些设备，等所构成的部份称为

2、广义信道。由调制器、传输媒质、解调器组成的广义信道称为编码信道（数字序列）；由发射机、天线、传输媒质、天线、接收机所组成的广义信道称为调制信道（已调信号）。¢根据具体问题来选择不同类型的信道。2003-12-12数字通信与信息网络实验室4信道数学模型¢反映信道输出和输入之间的关系。¢调制信道模型：传输已调信号，关心的是信号的失真情况及噪声对信号的影响。已调信号的瞬时值是连续变化的，故也称调制信道为连续信号，甚至称为信道。¢编码信道模型：输出输入都是数字信号→数字序列变换，离散或数字信道。包含调制信道→依赖于

3、调制信道的性能，噪声的干扰体现在误码上，关心的是误码率而不是信号失真情况→使用转移概率来描述。2003-12-12数字通信与信息网络实验室5调制信道模型¢具有一对（或多对）输入和输出端；¢线性：大多数信道是线性的，叠加原理；¢时延：信号经过信道有延时，且会受到固定或时变损耗；¢受噪声干扰：输入信号为0时，信道输出端仍有噪声信号输出。→两对端（或多对端）时变线性网络。2003-12-12数字通信与信息网络实验室6调制信道模型（续1）e（t）if[*]e(t)=f[e(t)]+n(t)oin(t)¢f[*]：信

4、道时变线性算子，线性失真，非线性失真，损耗，时变损耗等。工程上应是非线性失真足够小。¢恒参信道：f[*]为非时变线性算子；¢时变信道：f[*]为时变线性算子；¢随参信道：f[*]随时间随机变化。2003-12-12数字通信与信息网络实验室7调制信道模型（续2）e(t)=k(t)e(t)+n(t)0i¢乘性干扰k(t)：线性、非线性畸变，迟延、损耗特性随时间发生变化。注意只有e(t)i存在时，乘性噪声才存在。¢加性干扰n(t)：加性噪声，与e(t)独立。i¢失真度：2[(eˆ(t)−e(t)]dt∫ii200

5、3-12-12数字通信与信息网络实验室8编码信道模型¢二进制编码信道¢用转移概率矩阵表示为Pyx=P(y/x)P00=P(0/0)，P10=P(1/0)P00P10P=P(0/1)，P=P(1/1)0111PP0111¢误码率：P=P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1)e2003-12-12数字通信与信息网络实验室9编码信道模型（续）¢无记忆编码信道：信道码元的转移概率与其前后码元的取值无关；¢有记忆编码信道：信道码元的转移概率与其前后码元的取值有关；¢对称编码信道：二进制编码信道的转移

6、概率P(0/1)=P(1/0)¢非对称编码信道：二进制编码信道的转移概率P(0/1)≠P(1/0)2003-12-12数字通信与信息网络实验室10恒参信道特性¢恒参信道是指由架空明线、电缆、中长波地波传播，超短波及微波视距传播，人造卫星中继，光导纤维以及光波视距传播等传输煤质构成的信道。¢恒参信道的性质不随时间变化：线性时不变系统。实际信道的特性不随时间变化或基本不变，或变化极慢。e（t）ih(t)e(t)=e(t)*h(t)+n(t)oin(t)2003-12-12数字通信与信息网络实验室11恒参信道特性

7、（续）jΨ¢h(t)<=>H(ω)=∣H(ω)∣e(ω)¢幅频特性：∣H(ω)∣≠k(常数)，产生幅频畸变；¢相频特性：Ψ(ω)≠ωtd，产生相位畸变；¢用群迟延频率特性：τ(ω)=dΨ(ω)/dω来描述相频特性。¢理想信道：H(ω)=k，衰减ei(t)、有时延；¢τ(ω)=td，无相频畸变。¢工程设计时，应使∣H(ω)∣的畸变范围及τ(ω)的误差范围符合系统要求。2003-12-12数字通信与信息网络实验室12不理想恒参信道对信号传输的影响及克服措施¢模拟信号-∣H(ω)∣≠k，使模拟信号失真，解调后基带

8、信号失真。-τ(ω)≠t，对语音信号影响不大(耳朵对相位不敏感)，d仅对视频信号影响大-均衡，使信道、均衡器联合频率特性在信号频率范围内无畸变。¢数字信号-H(ω)不理想，可能造成码间串扰、误码。-合理设计收、发滤波器，消除信道产生的码间串扰。信道特性缓慢变化时，用时域均衡器，使码间串扰降到最小且可自适应信道特性变化。2003-12-12数字通信与信息网络实验室13随参信道特性¢随参信道是指短波电离层反射，超短波