信道编码综述

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1、信道编码综述学院：学号：姓名：2013年11月13日信道编码综述摘要：信道编码是通过信道编码器和译码器实现的用于提高信道可靠性的理论和方法。本文综合概述了信道编码的历史背景、要求和编码的基本原理。关键词：信道编码；历史背景；基本原理0引言：随着现代通信技术和计算机技术的迅速发展，每天都在不断涌现新的通信业务和信息业务，同时用户对通信质量、数据传输速率和可靠性的要求也在不断提高。数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。所以通过信道编码这一环节，对数码流进行相应的处

2、理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。提高数据传输效率，降低误码率是信道编码的任务。信道编码的本质是增加通信的可靠性。随着信道编码理论和数字通信技术不断发展，信道编码技术会在通信工程领域得到越来越广泛的应用。1信道编码技术的发展史1948年，Bell实验室的C.E.Shannon发表的《通信的数学理论》，是关于现代信息理论的奠基性论文，它的发表标志着信息与编码理论这一学科的创立。Shannon在该文中指出，任何一个通信信道都有确定的信道容量C，如果通信系统所要求的传输速率R小于C，则存在一种编码方法

3、，当码长n充分大并应用最大似然译码（MLD，MaximumLikelihoodDecoding）时，信息的错误概率可以达到任意小。Shannon指出了可以通过差错控制码在信息传输速率不大于信道容量的前提下实现可靠通信，但却没有给出具体实现差错控制编码的方法。20世纪40年代，R.Hamming和M.Golay提出了第一个实用的差错控制编码方案，使编码理论这个应用数学分支的发展得到了极大的推动。通常认为是R.Hamming提出了第一个差错控制码。汉明码是在原编码的基础上附加一部分代码，使其满足纠错码的条件。它属于线性分组码，由于线性码的编

4、码和译码能轻易实现，至今仍是应用最广泛的一类码。汉明码的抗干扰能力较强，但付出的代价也很大，比如8bite汉明码有效信息只有总编码长度的一半，可以纠正1个差错发现2个差错，就要加大码距，使代码冗余度大大增加，通信效率下降。M.Golay研究了汉明码的这些缺点，并提出了两个以他自己的名字命名的高性能码字：一个是二元Golay码，在这个码字中Golay将信息比特每12个分为一组，编码生成11个冗余校验比特，相应的译码算法可以纠正3个错误。另外一个是三元Golay码，它的操作对象是三元而非二元数字。三元Golay码将每6个三元符号分为一组，编

5、码生成5个冗余校验三元符号。这样由11个三元符号组成的三元Golay码码字可以纠正2个错误。20世纪60年代到20世纪70年代期间，人们越来越重视编码理论在实际系统中的应用研究，这个期间是信息编码的两个重要的发展期，很多性能优异的分组码结构被提出。BCH码就是这个时候被提出来的，它属于循环码中的一种。在这个时期，BCH码得到了很好的发展，并且编码增益性能也越来越凸显，在频带有效性不变的前提下，BCH码比上个时期最优秀的Gray码有近2dB新的编码增益。在这个时期出现了很多译码方法，如迭代译码、门限译码等等，尤其是卷积码的最优译码算法——

6、Viterbi译码方法。Viterbi译码方法能使卷积码的译码变得具有更高效率、更快的速度，从此信道编码的实用化有了更快的发展。20世纪80年代之后，信道编码开始了它的第三个发展阶段。这个阶段出现的信道编码方案的特点为：抗干扰能力更强，频带利用率更高，且其性能与香农极限更加靠近。20世纪90年代到21世纪期间，信道编码研究及其活跃，具有历史意义的Turbo码就是这个时候被提出的。1993年C.Berrou在IEEE国际通信会议上，发表《NearShannonlimiterror-correctingcodinganddecoding:T

7、urbocode》一文。此文讲述了Turbo码结构，并证实利用Turbo码作为信道编码，当信噪比不小于时(Shannon限为，其误码率BER≤10-5。具有如此优异性能的Turbo码在当时引起了轰动，受到了广泛的关注。从此，Turbo码成为信道编码领域的研究热点，并在这个时期得到了很好的发展。Turbo码的提出具有非常深远的历史意义，其优异的性能标志着信道编码理论与技术进入全新的研究阶段，以往利用信道截止速率作为实际容量的时期将不复存在。LDPC码（低密度奇偶校验码，Low Density Parity Check Code，LDPC）

8、，最早是1963由麻省理工学院Robert G.Gallager博士提出。LDPC码的性能非常优秀，几乎逼近香农限，且任何信道都能适用。但是，其译码算法却非常复杂，且当时的研究技术条件有限，在LDPC码被提