通信原理第12讲差错控制编码.ppt

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1、第十二章差错控制编码在信源编码的基础上，为了提高传输系统的抗干扰能力，需要在数字调制之前对数字基带信号进行某种前向纠错编码，也就是信道编码。信道编码的目的是提高通信系统纠错能力，因而也称为差错控制编码。为了在接收端获得应用的高质量图像和声音，信道编码需对信源编码后的数据流添加一些符合特定逻辑关系的附加数据，这必将使传输码率增加。信道编码一般有下列要求：(1)增加尽可能少的数据率而可获得较强的检错和纠错能力，即编码效率高，抗干扰能力强；(2)对数字信号有良好的透明性，也即传输通道对于传输的数字信号内容没有任何限制；(3

2、)传输信号的频谱特性与传输信道的通频带有最佳的匹配性；(4)编码信号内包含有正确的数据定时信息和帧同步信息，以便接收端准确地解码；(5)编码的数字信号具有适当的电平范围；(6)发生误码时，误码的扩散蔓延小。其中，最主要的可概括为两点：其一，附加一些数据信息以实现最大的检错纠错能力，这就涉及到差错控制编码原理和特性。其二，数据流的频谱特性适应传输通道的通频带特性，以求信号能量经由通道传输时损失最小，因此有利于载波噪声比(载噪比，C/N)高，发生误码的可能性小。解决误码从两个方面着手1、通过合理选择码型，尽量减少传输信道

3、发生误码的可能2、进行误码控制，既增强信道的纠错能力差错控制编码原理为了能判断发送的信息是否有误，可以在发送时增加必要的附加数据。又为了能纠正一定程度的错误，这需要增加更多的附加数据。这些附加数据在不发生误码的情况下，是完全多余的，但若发生误码，便可利用信息数据与附加数据之间特定的关系实现误码检知和误码纠正。换言之，为使信源代码具有检错纠错能力，应按一事实上规则在信源编码所产生数据的基础上增加一些冗余码元（又称监督码或检验码），使监督码元和信息码元之间建立一种确定的关系，发送端完成这项任务的过程就称为差错控制编码。注

4、意：无论检错还是纠错，都有一定的差错识别范围，误码严重而超过识别范围时，将不能实现检错和纠错，甚至越纠越错。差错控制编码的方式1.反馈重发(ARQ，自动重发请求)方式这种方式中，接收端发现误码后通过反馈信道请求发送端重发数据。因此，接收端需要有误码检测和反馈信道。优点：系统的编解码设备比较简单、纠错能力强，适合于干扰不严重的点对点通信中应用。缺点：当信道质量较差而干扰频繁发生时，经常处于重发信息状态，使信息的连续性和实时性很差。DATA0DATA0ABNAKACKDATA0DATA1ABACKACK出错DATA0DA

5、TA0ABACK丢失tDATA0DATA0ABACKtACK丢失2.前向纠错(FEC)方式这种方式中，发送端发送的数据内包括信息码元以及供接收端自动发现错误和纠正误码的监督码元。优点：它不需要反馈信道，能进行单点对多点的同步通信，译码实时性较好。缺点：编译码电路稍微复杂些，由于添加的监督码元较多，从而使编码效率较低。3.混合纠错(HEC)方式这种方式中，发送端发出的信息内包含有给出检错纠错能力的监督码元，误码量少时接收端检知后能自动纠错，误码量超过纠错能力时接收端能通过反馈信道请求发送端重发有关信息。优点：编译码电路

6、的复杂性比FEC方式的简单，又可避免ARQ方式中信息连续性差的缺点，并且能保证较低的接收误码率。纠错码的分类对具体的纠错码，可以从不同角度将其分类，下图所示即为纠错码的分类情况。图5-6纠错码的分类检错码：只能检知一定的误码而不能纠错。纠错码：具备检错能力和一定的纠错能力。纠删码：能检错纠错，对超过其纠错能力的误码则将有关信息删除或采取误码隐匿措施将误码加以掩蔽。纠错码按照检错纠错功能的不同，可分为:差错控制编码的几个基本概念1.信息码元和监督码元n=k+rkrnk为信息码元，是发送端由信源编码给出的信息数据比特。在

7、二元码情况下，总共有2k个不同的信息码组。r为监督码元，组成一组总码数为n的码组。2.许用码组和禁用码组信道编码后总码长为n的不同码组值可有2n个。其中发送的信息码组有2k个，通常称之为许用码组，其余的为禁用码组，不允许传送。3.编码效率通常，将每个码组内信息码元数k值与总码元数n值之比η＝k/n称为信道编码的编码效率，即η＝k/n＝k/(k+r)η是衡量信道编码性能的一个重要指标。可见，监督码元越多，检错纠错能力越强，但编码效率相应地降低。4、码重码重——码字的重量，即一个码字中“1”码的个数。通常用W表示。例如：

8、码字10011000的码重W=300000000的码重W=01001111001的码重W=65、码距码距——即码元距离就是两个码组中对应码位上码元不同的个数（也称汉明距），用d表示。码距反映的是码组之间的差异程度,比如:00和01两组码的码距为d=1；011和100的码距为d=3;11000与10011之间的距离为d=3。最小码距——码集中所有