通信原理简明教程配套教学课件第2版邬正义 第6章.ppt

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1、通信原理简明教程第六章差错控制与信道编码2第6章差错控制与信道编码概述数字通信系统中的传输差错：原因：噪声干扰、信道失真性影响后果：接收端抽样判决恢复原始序列时可能发生误判，即原先的“0”被误判为“1”，或反之。误码率随之上升。如何降低数字传输中的误码率提高发射端的信号功率，以提升信噪比SNR选择合适的调制/解调方式，比如选择抗噪声性能较好的调制方式。纠错码技术，或称信道编码或差错控制编码3第6章差错控制与信道编码信道编码的基本思路：发送端：先对数据信息进行适当加工，即在原始信息中引入一些冗余度，使原先彼此相互独立、没有关联的信息码和监督码之间按照某种特

2、定的规则形成一定的相关性。接收端：可根据设定的相关性检测规则去进行纠错或检错，从而恢复出正确码元序列。4第6章差错控制与信道编码6.1数字通信系统的差错控制6.1.1差错控制的手段与方式常用的差错控制技术的种类：前向纠错FEC不需要反馈信道，适合于单向信道和单对多广播方式接收信号延时小，实时性好，常用于移动通信、卫星通信等实时传输要求较高的系统中检错重发ARQ编码简单，效率高系统须提供反馈通道，无法用于单向通信中信道干扰较大时，较难满足信号传输的实时性要求适用于半双工通信和数据网之间的通信混合纠错HEC较适合于环路延迟较大的高速数据传输系统5第6章差错控

3、制与信道编码6.1.2几种常用的检错编码1.奇偶校验码最简单也是最基本的检错码，又称为奇偶监督码。编码原理：把信息码元先分组，在每组最后加上一位监督码元。编码特点：无论该组信息码元有多少位，监督码元就仅有1位。6第6章差错控制与信道编码奇偶校验码分为奇数校验码和偶数校验码两种，两者的原理相同。在偶数校验码中，无论信息位多少，校验位只有1位，它使码组中“1”的数目为偶数，即满足下式条件：式中a0为校验位，其他位为信息位。这种编码能够检测奇数个错码。在接收端，按照上式求“模2和”，若计算结果为“1”就说明存在错码，结果为“0”就认为无错码。奇数校验码与偶数校

4、验码相似，只不过其码组中“1”的数目为奇数。7第6章差错控制与信道编码奇偶校验码的优缺点：优点：简单，复杂度低缺点：只能发现单个和奇数个错误，不能检测出偶数个错误，检错能力不高。实际应用中，由于单个错误发生概率远大于多个错误同时发生的概率，所以在一些传输要求不高的纠错编码场合都采用此码。8第6章差错控制与信道编码2.重复码编码原理：将每位信息码元用简单重复多次的方法来编码译码原理：接收端译码时采用多数表决法9第6章差错控制与信道编码3.恒比码编码原理：在恒比码中，每个码组均含有相同数目的“1”（和“0”）。由于“1”的数目与“0”的数目之比保持恒定，故得

5、此名。这种码在检测时，只要计算接收码组中“1”的数目是否对，就知道有无错码。恒比码的主要优点是简单和适于用来传输电传机或其他键盘设备产生的字母和符号。对于信源来的二进制随机数字序列，这种码就不适合使用了。10第6章差错控制与信道编码6.1.3差错控制编码原理由之前提及的几种常见检错编码中可以得知：当采用不同的编码方式时，检错和纠错的能力是不同的检错和纠错的能力是靠增加信息量的冗余度换来的。理论上来讲，冗余度越大，检错和纠错能力越好，但是这是以牺牲传输有效性为代价换来的可靠性的提升11第6章差错控制与信道编码码重和码距码重：把码组中“1”的个数目称为码组的

6、重量，简称码重。码距：把两个码组中对应位上数字不同的位数称为码组的距离，简称码距。码距又称汉明距离。例如，“000”，“011”，“101”，“110”，4个码组之间，任意两个的距离均为2。最小码距：把某种编码中各个码组之间距离的最小值称为最小码距dmin。例如，上面的编码的最小码距dmin=2。12第6章差错控制与信道编码码距的几何意义对于3位的编码组，可以在3维空间中说明码距的几何意义。每个码组的3个码元的值(a1,a2,a3)就是此立方体各顶点的坐标。而上述码距概念在此图中就对应于各顶点之间沿立方体各边行走的几何距离。由此图可以直观看出，上例中4个

7、准用码组之间的距离均为2。13第6章差错控制与信道编码码距和检纠错能力的关系一种编码的最小码距d0的大小直接关系着这种编码的检错和纠错能力为检测e个错码，要求最小码距dmine+1为了纠正t个错码，要求最小码距dmin2t+1为纠正t个错码，同时检测e个错码，要求最小码距dmint+e+1编码效率Rc:Rc=k/n其中，k是编码前码组中的码元数，即信息码元数；n是编码后的码组中的码元数，它包含了监督码元。显然0

8、数方程联系着的。线性分组码：按照一组线性方程构成的分组码。15第6章差错控制与信