天津大学信息学院 通信原理 第九章 信道编码-去掉卷积码ppt课件.ppt

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1、第九章信道编码9.1信道编码的基本概念9.2几种常用的检测码9.3线性分组码9.4循环码9.5纠正和检测突发错误的分组码※9.6卷积码※9.7网格编码调制(TCM)※9.8级联码的概念※15九月20211信道编码在数字通信系统中的位置信源信源编码信宿信道编码调制发送信源解码信道解码解调接收信道15九月20212为什么要进行信道编码？通信系统在传输数字信号时不可避免地会发生差错：信道传输特性不理想：多径、码间串扰。存在噪声和干扰降低误码率的措施选择合理的基带信号、调制、解调方式。采用均衡技术（频域、时域）等等采用信道编码15九月2021

2、3信道编码也称为纠错编码或者差错控制编码目的：提高系统数据传输的可靠性为了保证通信内容的可靠性和准确性，每一个数字通信系统对输出信息码的差错概率，即对误码率Pe都有一定的要求。例如：声音----pe<10-3图像----pe<10-6未编码情况下一般无线信道pe10-2~10-3一般有线载波信道pe10-4~10-515九月20214做法：在要传输的数字码流中人为地加入一些多余的码元（增加冗余度），这些多余的码元是按照一定的规律加入的。目的是使原来互不相关的数据序列变为相互关联。接收端根据信息码元与多余码元之间的相关规则进行校验，

3、检出错误或纠正错误。这些多余的码元被称为校验码元或监督码元。信码+监督码=发送的码字15九月202159.1信道编码的基本概念9.1.1有扰离散信道编码定理9.1.2检错和纠错编码的基本原理9.1.3码距、编码效率和编码增益9.1.4差错控制方式9.1.5差错分类9.1.6纠错码分类15九月202169.1.1有扰离散信道编码定理有扰离散信道编码定理：对于一个给定的有扰信道，若信道容量为C，只要发送端以低于C的速率R发送信息，则一定存在一种编码方法，使编码错误概率Pe随着码长n的增加，按指数下降到任意小的值，可表示为：RC2C1E(R

4、)CE(R)称为误差指数15九月20217讨论(1)在Rb、n一定时，增加C，E(R)增加，误码率Pe随E(R)的增大而下降。(2)在信道容量C、信息速率R一定的时，增加码长n，可使误码率Pe下降。RC2C1E(R)C15九月202189.1.2检错和纠错编码的基本原理例：用二进制码元表示天气晴阴1bit01误码率50%2bit0011(许用码组）禁用码组：0110只能检错，不能纠错3bit000111(许用码组）禁用码组：011110100001010101可以检2位错，能纠1位错15九月20219结论：增加编码的冗余度，可以提高这

5、种编码的检错或纠错能力。即信道编码的检错或纠错能力是用增加编码的冗余度换取的。15九月2021109.1.3码距、编码效率和编码增益一.码重、码距、最小距离1.码重:一个码字中“1”的数目称为码字的重量用W表示，如码字11000，重量W=2。2.码距:两个等长码字之间对应码位上的二进制码元不同，其不同码元位的个数，称为这两个码字的汉明(Hanming)距离，简称码距，用d表示。例如，1100010011，d=3，3.最小距离:在一个码组集合中,许用码组两个码字之间距离的最小值，称为最小距离，用dmin表示。15九月202111最小码距

6、：一个编码的码组集合中，任何两个许用码组之间距离的最小值称为最小距离，用dmin表示例d12=2d23=3d13=5dmin=min(d12,d23,d13)=215九月2021124.最小距离与编码的检错、纠错能力间关系(1)dmin为检错能力的关系(用于检错）能检e个错Ae1dminCB15九月202113(2)dmin与纠错能力的关系(用于纠错）t为纠错的个数1dmintC2tC1ABe（3)能纠正t个错误，同时又能够检测e个错误，与最小码距dmin的关系1dmintC2tC1AB15九月202114二、编码效率若编码序列的位数

7、是n，其中包含的信息码元位数是k，编码效率定义为信息位在编码序列中所占的比例，用表示为编码效率的含义：每个编码码元含有多少信息码元。15九月202115三、编码增益在误码率一定的条件下，非编码系统需要的输入信噪比与采用了纠错编码的系统所需的输入信噪比之间的差值(用dB表示)。编码增益描述的是在采用了纠错编码之后，相对于对原先非编码系统的信噪比需要的减小量。信噪比一般用信息比特平均能量与噪声功率谱密度之比表示15九月2021161、检错重发----AutomaticRepeatRequest(ARQ)发送端发出有一定检测错误能力的码。

8、收端译码器根据编码规则，判断这些码在传输中是否有错误产生，如果有错，就通过反馈信道告诉发端，发端将收端认为错误的信息再次重新发送，直到收端认为正确为止。优点:是只需要少量的多余码，就能获得极低的误码率。适应性极强，特别适