信道编码在现代通信系统中的应用

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1、信道编码在现代通信系统中的应用一、卫星通信中的差错控制机制卫星通信系统以很远的距离传送数器，由于衰落、噪声和干扰等的影响，信号在传输过程中将产生严重的畸变。这就要求信号应具有尽可能大的能量，但是，由于卫星体积和载重等的限制，不可能给信号提供太大的能量，这样，就要求采用具有很强纠错能力的差错控制方法以保证误码率在允许的范围之内。为实现强大的纠错能力，除了构造所谓“好码”之外，还要求译码时采用最大似然译码算法。同时，由于卫星通信信道具有充足的带宽，因此在进行调制方式时，允许采用研究的比较透彻的低频谱的利用率的二进制调制方式。卫星信道充足的带宽允许系统以较低的码速率传输数据，这

2、样，数据之间的符号干扰可以忽略，信道引入的加性嗓声和干扰可以用高斯白噪声来模拟，并且这种噪声在符号之间是相互独立的。所以，卫星信道基本上是无记忆高频白噪声信道(AWGN)，在选择卫星通信系统的差错控制方式时，首先考虑的是纠正随机性错误，有时也要考虑纠正突发性的错误。在卫星ATM宽带网络中，普遍采用Ku或Ka波段，降雨和大气吸收衰减的增加将弓I起突发错误，而卫星信遭中存在的各种干扰噪声也会造成随机错误，这使得卫星信道质量远远低于光纤链路质量。-7-ATM对卫星通信的接入、效率、互操作和费用产生很大影响，尤其是当技术已成熟且所有性能都被很好利用的时候。目前，ATM技术并没有完

3、全成熟。未来的发展主要由一些新的业务和带宽增加业务需求决定，ATM技术会继续发展，业务和拥塞控制技术需进一步研究开发，与现有的网络的综合技术也有待进一步研究。ATM业务和拥塞控制的作用是根据信元损失率，信元延时，和信元延时变化得到相应的性能。如果相应业务的QoS不能满足，这个连接将被拒绝。对于一个确定的QoS业务要想知道可用的信道容量也不是容易的事情，另外，通过卫星通信链路满足业务QoS的要求只是问题的一部分。主要问题是有关满足端对端业务QoS的要求。与业务拥塞控制和QoS确定的有关问题是很复杂的，它需要ATM技术与现有不支持业务优先级和基于QoS业务与拥塞控制网络相结合

4、。这对于通过卫星链路的传输显得尤其重要，因为这种结合是相对低传输速率和大延时链路与ATM的结合。在卫星ATM宽带网络中，差错控制主要有三种方法，分别是选择性重发协议（SRQ）、前向差错控制（FEC）、多站分集的自动反馈重发。-7-1、选择性重发协议：在长时延的卫星链路上进行差错控制，为了提高吞吐量，必然要使用滑动窗口协义。在滑动窗口协议中，处理出错帧有2种方法：后退协议和SRQ协议。后退协议在检测到出错帧时，只是简单地把后面的帧全部弃掉，不发确认，发送端超时将从丢弃的帧开始重发所有未确认的帧。SRQ协议则把坏帧后面所有正确的帧都存储起来，发送端只是重发损坏的帧。SRQ协议

5、主要优点是只重传出错的帧，这可节省卫星链路的带宽，效率较高；缺点是实现较复杂并且对内存敏感。在差错率较高的情况下，这需要占用较大的内存来存储后续正确的帧。由于需要重传，使用SRQ协议时延将增大并且会发生变化，固此．SRQ协议不适用于恒定比特率(CBR)业务。2、前向差错控制（FEC）：FEC是指在发送端对所传信息进行编码，而在接收端能根据编码原理自动纠正一定程度传输差错的差错控制方式。在卫星ATM宽带网络中，FEC机制可以应用于物理层、AAL层及高层。应用于物理层的FEC不能对信元丢失进行纠正，而应用于高层的FEC在不能纠正差错的情况下．通过使用其它纠锗方法进行差错恢复所

6、需的等待时间将增大，从而造成吞吐量下降。与选择性重发协议相比，FEC所需的开销较大。它的优点是时延较短，并且时延是固定的，因此FEC要比SRQ更适用于话音或其它实时性业务。3、多站分集的自动反馈重发：在卫星通信领域，分集是提高链路可靠性和减小功率需求最常用的一种方法，在适当的信道条件下，它也是一种强有力的差错控制技术。在卫星ATM网络中，多站广播相当于一种空间分集，在各站下行链路噪声受限和AWGN过程相互独立的条件下，产生分集增益是可能的。卫星ATM网络中利用多站分集的自动反馈重发进行差错控制的概念是，各地面站收到ATM-7-多点广播的信息后一旦检测到PDU出错，它将发送

7、ARQ请求给同处于多点广播范围内互连的地面站，以便在本地环境中进行差错恢复，若仍有错则通过反向链路请求重发。这种自适应差错控制方式与传统的卫星差错控制方式相比较，它能完全配合ATM协议及其差错控制参数随业务类型的不同而自适应变化，非常适合于多媒体业务和高速数据传送的需要。因此，它是实现卫星ATM宽带网络的重要保证。近年来卫星通信新技术的发展层出不穷，各种技术都受到了人们广泛的关注和应用。卫星通信也是未来全球信息高速公路的重要组成部分。它以其覆盖广、通信容量大。通信距离远、不受地理环境限制、质量优、经济效益高等优点,1972年在