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1、第1頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,,信息論與編碼原理,（第七章）信道編碼的基本概念,第2頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,第7章 信道編碼的基本概念,7.1 信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和作用,7.2 錯誤的種類和有關(guān)術(shù)語,7.3 信道編碼的基本思想和分類,7.4 檢錯與糾錯原理,7.5 差錯控制的基本方式和能力,第3頁,2020/8/10,Department of Ele
2、ctronics and Information, NCUT Song Peng,7.1 信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和作用,(1) 數(shù)字通信系統(tǒng)工作原理,(2) 通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo),(3) 采用信道編碼的數(shù)字通信系統(tǒng),第4頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.1 信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和作用,(1) 數(shù)字通信系統(tǒng)工作原理 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信源：可以是人或機(jī)器（例如計算機(jī)、傳感器）； 信源編碼器：將信源輸出變換成信息序列； 調(diào)制器：把輸入的消息序列變換為適合于在實際信
3、道中傳輸（存儲）的信號波形；,返回,第5頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.1 信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和作用,(1) 數(shù)字通信系統(tǒng)工作原理 傳輸信道/存儲媒介 有線：實際的傳輸信道可能是光纜、電纜等有線信道； 無線：高頻無線線路、衛(wèi)星中繼等無線信道； 存儲媒介：媒介可以是磁帶、磁盤、光盤等； 無論何種傳輸媒介，都受到不同性質(zhì)的干擾 有線信道中的脈沖干擾； 無線信道中的噪聲 和衰落； 存儲媒介的缺損也被看做是脈沖干擾。,圖示,第6頁,2020/8/10,Department of
4、 Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.1 信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和作用,(1) 數(shù)字通信系統(tǒng)工作原理 解調(diào)器：其輸入信號一般是受到干擾的混合波形，解調(diào)器的任務(wù)就是從有用信號和干擾的混合波形中恢復(fù)有用的信號，這個過程與調(diào)制器的過程相反。由于干擾的作用，解調(diào)器的輸出信號不可避免地包含著差錯，差錯的多少不應(yīng)超過系統(tǒng)所規(guī)定的數(shù)值。 信源譯碼器：把解調(diào)器輸出的序列變換成為信源輸出的估值。 信宿：用戶。 圖6.1.1 所示的數(shù)字通信系統(tǒng)并沒有信道編碼和信道譯碼的環(huán)節(jié)。為了明確信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和作用，介紹數(shù)字通信系統(tǒng)的主要技術(shù)
5、指標(biāo)。,圖示,返回目錄,第7頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.1 信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和作用,(2) 通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo) 傳輸速率 碼元：攜帶數(shù)據(jù)信息的信號單元。 碼元傳輸速率（波特率、調(diào)制速率）：每秒鐘通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)。單位是波特（Bd）。 比特率（比特傳輸速率）：每秒鐘通過信道傳輸?shù)男畔⒘?。單位是比?/秒（bit/s）。 這兩種傳輸速率的定義不同，它們都是衡量系統(tǒng)傳輸能力的主要指標(biāo). 二進(jìn)制：每個碼元的信息含量為 1 比特，二進(jìn)制的波特率與比特率在數(shù)值上是相等
6、的。 M進(jìn)制：每一個碼元的信息含量為 log2M。如果碼元傳輸速率為 rs 波特，相應(yīng)的比特率 rb 為：rb = rs log2M (bit/s),第8頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.1 信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和作用,(2) 通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo) 差錯率：差錯率是衡量傳輸質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，有幾種不同的定義 碼元差錯率：指在傳輸?shù)拇a元總數(shù)中發(fā)生差錯的碼元數(shù)所占的比例（平均值），簡稱誤碼率。 比特差錯率（比特誤碼率）：指在傳輸?shù)谋忍乜倲?shù)中發(fā)生差錯的比特數(shù)所占的比例（平均值
7、）。在二進(jìn)制傳輸系統(tǒng)中，碼元差錯率就是比特差錯率。 碼組差錯率：指在傳輸?shù)拇a組總數(shù)中發(fā)生差錯的碼組數(shù)所占的比例（平均值）。 根據(jù)不同的應(yīng)用場合對差錯率有不同的要求。 在電報傳送時，允許的比特差錯率約為 104105； 計算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸，一般要求比特差錯率小于 108109； 遙控指令和武器系統(tǒng)指令中，要求誤比特率更小。,第9頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.1 信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和作用,(2) 通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo) 可靠性 是衡量傳輸系統(tǒng)質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，工程中經(jīng)常用平
8、均無故障間隔時間來衡量。 在數(shù)字通信系統(tǒng)中信息傳輸（存儲）遇到的最主要的問題是在傳輸過程中出現(xiàn)差錯的問題，也就是傳輸可靠性 的問題。 在傳輸過程中產(chǎn)生不同差錯的主要原因 不同的傳輸系統(tǒng)有不同的性能； 在傳輸過程中干擾不同。 不同的用戶或不同的傳輸系統(tǒng)對差錯率的要求不同。 有兩種途徑降低誤碼率以滿足系統(tǒng)要求： 降低信道（調(diào)制解調(diào)器/傳輸媒介）本身引起的誤碼率； 采用信道編碼，在數(shù)字通信系統(tǒng)中增加差錯控制設(shè)備。,第10頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.1 信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和
9、作用,(2) 通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo) 可靠性 降低信道引起誤碼率的主要方法 選擇合適的傳輸線路：如有線線路中，電纜線路優(yōu)于明線線路，光纜優(yōu)于電纜； 改進(jìn)傳輸線路的傳輸特性或增加發(fā)送信號功率：如進(jìn)行相位均衡和幅度均衡以改進(jìn)線路的群延時特性和幅頻特性，增加中繼放大器。在無線信道中，可以增加發(fā)射機(jī)功率、利用高增益天線、低噪聲放大器等方法改善信道； 選用潛在抗干擾性較強(qiáng)的調(diào)制解調(diào)方案。,返回目錄,第11頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.1 信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位和作用,(3) 采用信
10、道編碼的數(shù)字通信系統(tǒng) 在某些情況下，信道的改善可能較困難或者不經(jīng)濟(jì)，可采用信道編碼，以便滿足系統(tǒng)差錯率的技術(shù)指標(biāo)要求。 信道編碼為系統(tǒng)設(shè)計者提供了一個降低系統(tǒng)差錯率的措施。采用信道編碼后的數(shù)字通信系統(tǒng)可用圖7.1.2 所示。,返回目錄,第12頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.2 錯誤的種類和有關(guān)術(shù)語,(1) 錯誤圖樣,(2) 錯誤種類,(3) 檢錯碼與糾錯碼,第13頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT
11、 Song Peng,7.2 錯誤的種類和有關(guān)術(shù)語,(1) 錯誤圖樣 在通信系統(tǒng)的接收端，若接收矢量 R 和發(fā)送的原碼字 V 不一樣，例如 V =(11000)，而 R =(10001)， R 與 V 不同，即出現(xiàn)了兩個錯誤。這種錯誤是由信道中的噪聲干擾所引起的。 錯誤圖樣： 設(shè)發(fā)送的碼字為 V=(v1,v2,,vn)，接收矢量為R=(r1,r2,,rn)； 由于R=V+E，所以 E=(e1,e2,,en)=(v1+r1,v2+r2,,vn+rn)； 如 ei=vi+ri，則表示碼字的第 i 位受到干擾,也就是說 R 的第 i 位有錯; 例如：V =(11000)，R =(10001)， 根據(jù)
12、上式可得： E=(1+1,1+0,0+0,0+0,0+1)； 可知接收矢量的第 2 位和第 5 位是錯誤的。,返回目錄,第14頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.2 錯誤的種類和有關(guān)術(shù)語,(2) 錯誤種類 隨機(jī)錯誤：由隨機(jī)噪聲的干擾所引起。由于噪聲的隨機(jī)性，使得這種錯誤的特點為：各碼元是否發(fā)生錯誤是相互獨立的，通常不會成片地出現(xiàn)錯誤。 突發(fā)錯誤：由突發(fā)噪聲的干擾所引起。 (3) 檢錯碼與糾錯碼 檢錯碼：有發(fā)現(xiàn)錯誤能力但沒有糾正錯誤的能力。 糾錯碼：有發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤能力的
13、碼，是一種重要的抗干擾碼。,返回目錄,第15頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(1) 編碼信道,(2) 信道編碼的基本思想,(3) 信道編碼的分類,第16頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(1) 編碼信道 是研究糾錯編碼和譯碼的一種模型。圖7.3.1 所示。 編碼信道： 無線通信中的發(fā)射機(jī)、天線、自由空間、接收機(jī)
14、等的全體； 有線通信中的如調(diào)制解調(diào)器、電纜等的全體； Internet 網(wǎng)的多個路由器、節(jié)點、電纜、底層協(xié)議等的全體； 計算機(jī)的存儲器（如磁盤等）的全體。,第17頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(1) 編碼信道 二進(jìn)制信道：當(dāng)碼字 C 和接收向量 R 均由二元序列（向量表示時），稱編碼信道為二進(jìn)制信道。 C=(c0,c1,,cn-1), ci0,1 R=(r0,r1,,rn-1), ri0,1 描述二進(jìn)制信道輸入輸出關(guān)系或噪聲干擾程度的是轉(zhuǎn)移概率
15、p(R/C)。 無記憶二進(jìn)制信道：對任意的 n 都有： 則稱為無記憶二進(jìn)制信道。,第18頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(1) 編碼信道 無記憶二進(jìn)制對稱信道 /BSC /硬判決信道：無記憶二進(jìn)制信道的轉(zhuǎn)移概率又滿足 p(0/1)=p(1/0)=pb，稱為無記憶二進(jìn)制對稱信道。 只要噪聲是白噪聲，大多數(shù)二進(jìn)制傳輸信道的模型都可以等效為一個 BSC信道。,第19頁,2020/8/10,Department of Electronics and Info
16、rmation, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(1) 編碼信道 無記憶二進(jìn)制對稱信道 /BSC /硬判決信道：無記憶二進(jìn)制信道的轉(zhuǎn)移概率又滿足 p(0/1)=p(1/0)=pb，稱為無記憶二進(jìn)制對稱信道。,二進(jìn)制編碼信道模型：R =C+E (mod 2) E：錯誤圖樣（隨機(jī)變量）； 稱 E=(e0,e1,,en1) 中 ei=1 為第 i 位上的一個隨機(jī)錯誤； 第 i 至第 j 位之間有很多錯誤時，稱為一個 ji+1 長的突發(fā)錯誤。,第20頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT
17、 Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(1) 編碼信道 二進(jìn)制軟判決信道：無記憶編碼信道的每一個二元符號輸出可以用多個比特表示，理想情況下為實數(shù)，此時的無記憶二進(jìn)制信道稱為二進(jìn)制軟判決信道。,返回目錄,第21頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(2) 信道編碼的基本思想 信道編碼的對象：是信源編碼器輸出的信息序列 m。通常是二元符號 1、0 組成的序列。 信道編碼的基本思想 按一定規(guī)則給數(shù)字序列 m 增加一些多余的碼元，使不具有規(guī)律性的
18、信息序列 m 變換為具有某種規(guī)律性的數(shù)碼序列 C； 碼序列中的信息序列碼元與多余碼元之間是相關(guān)的； 信道譯碼器利用這種預(yù)知的 編碼規(guī)則譯碼。檢驗接收到的數(shù)字序列 R 是否符合既定的 規(guī)則，從而發(fā)現(xiàn) R 中是否有錯，或者糾正其中的差錯; 根據(jù)相關(guān)性來檢測（發(fā)現(xiàn)）和糾正傳輸過程中產(chǎn)生的差錯就是信道編碼的基本思想。,第22頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(2) 信道編碼的基本思想 碼元的組成及其它們之間的關(guān)系 信息碼組：數(shù)字序列 m 總是以 k 個碼元為一組
19、傳輸，稱這 k 個碼元的碼組為信息碼組。例如遙控系統(tǒng)中的每個指令字，計算機(jī)中的每個字節(jié)。 碼組（碼字）：信道編碼器按一定的規(guī)則對每個信息碼組附加一些多余的碼元，構(gòu)成了 n 個碼元的碼組。 碼組的 n 個碼元之間是相關(guān)的，附加的 (nk) 個多余碼元為何種符號序列與待編碼的信息碼組有關(guān)。 監(jiān)督碼元（監(jiān)督元）：附加的 (nk) 個碼元稱為該碼組的監(jiān)督碼元或監(jiān)督元。,第23頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(2) 信道編碼的基本思想 可靠性與帶寬、速度的關(guān)系
20、從信息傳輸?shù)慕嵌?，監(jiān)督元不載有任何信息，所以是多余的。這種多余度使碼字具有一定的糾錯和檢錯能力，提高了傳輸?shù)目煽啃?，降低了誤碼率； 如果要求信息傳輸速度不變，在附加了監(jiān)督元后必須減小碼組中每個碼元符號的持續(xù)時間，對二進(jìn)制碼，就是要減小脈沖寬；若編碼前每個碼脈沖的歸一化寬度為1，則編碼后的歸一化寬度為 k/n (k
21、tronics and Information, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(3) 信道編碼的分類 廣義的信道編碼是為特定信道傳輸而進(jìn)行的傳輸信號設(shè)計與實現(xiàn)，常用的信道編碼有： 描述編碼：用于對特定信號描述，如 NRZ 碼、ASC碼等； 約束編碼：用于對特定信號特性的約束，如用于減少直流分量的 BI碼，用于同步檢測的 Barker 碼； 擴(kuò)頻編碼：用于擴(kuò)展信號頻譜為近似白噪聲譜并滿足某些相關(guān)特性，如 m 序列等； 糾錯編碼：用于檢測與糾正信號傳輸過程中因噪聲干擾導(dǎo)致的差錯，糾錯編碼又可分為幾類。,第25頁,2020/8/10,Department of
22、Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(3) 信道編碼的分類 糾錯編碼的分類 按校驗位與信息位之間的約束關(guān)系來分 分組碼：編碼的規(guī)則僅局限于本碼組之內(nèi)，本碼組的監(jiān)督元僅和本碼組的信息元相關(guān)。 卷積碼：本碼組的監(jiān)督元不僅和本碼組的信息元相關(guān)，而且還與本碼組相鄰的前 n1 個碼組的信息元相關(guān)。 按校驗位與信息位之間的關(guān)系來分 線性碼：編碼規(guī)則可以用線性方程表示； 非線性碼：編碼規(guī)則不能用線性方程表示；,第26頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information
23、, NCUT Song Peng,7.3 信道編碼的基本思想和分類,(3) 信道編碼的分類 糾錯編碼的分類 按碼字的結(jié)構(gòu)分 系統(tǒng)碼：前 k 個碼元與信息碼組一致； 非系統(tǒng)碼：沒有系統(tǒng)碼的特性。 按糾正差錯的類型分 糾正隨機(jī)錯誤的碼； 糾正突發(fā)錯誤的碼。 按碼字中每個碼元的取值分 二進(jìn)制碼； 多進(jìn)制碼。,返回目錄,第27頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.4 檢錯與糾錯原理,(1) 檢錯與糾錯的目的和性質(zhì),(2) 偶（或奇）校驗方法,(3) 重復(fù)消息位方法,(4) 等重碼/定比碼,第2
24、8頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.4 檢錯與糾錯原理,(1) 檢錯與糾錯的目的和性質(zhì) 目的：從信道的輸出信號序列 R 來判斷 R 是否是可能發(fā)送的 C，或糾正導(dǎo)致 R 不等于 C 的錯誤。 性質(zhì)：糾錯編碼是冗余編碼。例如 BSC 信道，消息 m 和碼字 C 都是二進(jìn)制序列 /向量。 編碼效率：,返回目錄,第29頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.4 檢錯與糾錯原理,(2)
25、偶（或奇）校驗方法 一個奇偶校驗位 p 為偶校驗位 m0+m1+m2++mk1+p=0 (mod 2) 則 C =(m0,m1,m2,,mk1,p) 為一個偶校驗碼字。 C 中一定有偶數(shù)個“1” 所有可能的 C 的全體稱為一個碼率為 k/(k+1) 的 (k+1,k) 偶校驗碼； 確定校驗位 p 的編碼方程為：p= m0+m1+m2++mk1 當(dāng)差錯圖案 E 中有奇數(shù)個“1”，即 R 中有奇數(shù)個位有錯時，可以通過校驗方程是否為 0 判斷有無可能傳輸差錯。 校驗方程為 1 表明一定有奇數(shù)個差錯，校驗方程為 0 表明可能有偶數(shù)個差錯。,第30頁,2020/8/10,Department of E
26、lectronics and Information, NCUT Song Peng,7.4 檢錯與糾錯原理,(2) 偶（或奇）校驗方法 多個奇偶校驗位 一個校驗位可以由信息位的部分或全部按校驗方程產(chǎn)生； 例如 C 是一個對陣列消息進(jìn)行垂直與水平校驗以及總校驗的碼字； 其碼率為：,當(dāng)校驗位數(shù)增加時，可以檢測到差錯圖案種類數(shù)也增加，同時碼率減小。,返回目錄,第31頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.4 檢錯與糾錯原理,(3) 重復(fù)消息位方法 n 重復(fù)碼：碼率為 1/n，僅有兩個碼字 C
27、0和 C1，傳送 1 比特 (k=1) 消息； C0=(000)，C1=(111) n 重復(fù)碼可以檢測出任意小于 n/2 個差錯的錯誤圖案 BSC信道：pb1/2，n 比特傳輸中發(fā)生差錯數(shù)目越少，概率越大： (1pb)n pb(1pb)n 1 pbt(1pb)n t pbn 總認(rèn)為發(fā)生差錯的圖案是差錯數(shù)目較少的圖案，當(dāng)接收到重復(fù)碼的接收序列 R 中“1”的個數(shù)少于一半時，認(rèn)為發(fā)送的是C0，否則認(rèn)為是 C1。圖6.1.7 所示糾 1 個任意差錯的 3 重復(fù)碼。,第32頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song
28、 Peng,7.4 檢錯與糾錯原理,(3) 重復(fù)消息位方法,返回目錄,第33頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.4 檢錯與糾錯原理,(4) 等重碼（定比碼） 設(shè)計碼字中的非 0 符號個數(shù)恒為常數(shù)，即 C 由全體重量恒等于 m 的 n 重向量組成。 5 中取 3 等重碼可以檢測出全部奇數(shù)位差錯，對某些碼字的傳輸則可以檢測出部分偶數(shù)位差錯。,返回目錄,第34頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song P
29、eng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(1) 差錯控制的基本方式,(2) 最大似然譯碼,第35頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(1) 差錯控制的基本方式 前向糾錯(FEC) 自動請求重發(fā)(ARQ) 混合糾錯(HEC) 前向信息反饋(IRQ),第36頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(1) 差錯控制的基本方式
30、前向糾錯(FEC) 發(fā)送端發(fā)送能夠被糾錯的碼； 接收端收到這些碼后，通過糾錯譯碼器不僅能自動發(fā)現(xiàn)錯誤，而且能自動糾正接收碼字傳輸中的錯誤。,第37頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(1) 差錯控制的基本方式 自動請求重發(fā)(ARQ) 發(fā)送端發(fā)出能夠發(fā)現(xiàn)（檢測）錯誤的碼； 接收端收到通過信道傳來的碼后，譯碼器根據(jù)該碼的編碼規(guī)則，判決收到的碼序列中有無錯誤產(chǎn)生； 通過反饋信道把判決信號告訴發(fā)端； 發(fā)端根據(jù)這判決信號，把接收端認(rèn)為有錯的消息再次傳送，直到接收端認(rèn)
31、為正確接收為止。,第38頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(1) 差錯控制的基本方式 自動請求重發(fā)(ARQ) ARQ 方式對系統(tǒng)的要求 必須有一反饋信道； 適用于一個用戶對一個用戶的通信； 信源能夠控制； 系統(tǒng)收發(fā)兩端必須互相配合，控制電路比較復(fù)雜。,第39頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(1) 差錯控制的基本方
32、式 混合糾錯(HEC)：是 FEC 與 ARQ 方式的結(jié)合 發(fā)端發(fā)送同時具有自動糾錯和檢測能力的碼組； 收端收到碼組后，檢查差錯情況，如果差錯在碼的糾錯能力以內(nèi)，則自動進(jìn)行糾正； 如果信道干擾很嚴(yán)重，錯誤很多，超過了碼的糾錯能力，但能檢測出來，則經(jīng)反饋信道請求發(fā)端重發(fā)這組數(shù)據(jù)。 這種方式在一定程度上避免了 FEC 方式要求用復(fù)雜的譯碼設(shè)備和 ARQ 方式信息連貫性差的缺點，并能達(dá)到較低的誤碼率，因此在實際中的應(yīng)用越來越廣。,圖示,第40頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.5 差錯控制的
33、基本方式和能力,(1) 差錯控制的基本方式 前向信息反饋(IRQ)：也稱回程校驗方式。 收端把收到的數(shù)據(jù), 原封不動地通過反饋信道送回到發(fā)端; 發(fā)端比較發(fā)的數(shù)據(jù)與反饋來的數(shù)據(jù)，從而發(fā)現(xiàn)錯誤，并且把錯誤的消息再次傳送，直到發(fā)端沒有發(fā)現(xiàn)錯誤為止。,圖示,第41頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(1) 差錯控制的基本方式,返回,返回目錄,第42頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT
34、 Song Peng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(2) 最大似然譯碼 譯碼過程 譯碼器接收到一個接收碼字 R 后，按編碼規(guī)則對 R 進(jìn)行譯碼后輸出信息碼組的估值 m ； 信息碼組 m 與碼字 C 之間是有固定規(guī)則的，這相當(dāng)于信道譯碼器能給出碼字 C 的估值 C 。當(dāng) C C 時就出現(xiàn)了譯碼錯誤。因為只有當(dāng) C =C 時，m =m。,第43頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(2) 最大似然譯碼 最大后驗概率譯碼準(zhǔn)則 當(dāng)譯碼器收到某一個接收碼字 R
35、 后，根據(jù)最大后驗概率 p(C/R) 進(jìn)行譯碼判決，一定是譯碼錯誤概率最小。 根據(jù)貝葉斯原理：,第44頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,(2) 最大似然譯碼 最大后驗概率譯碼準(zhǔn)則 似然函數(shù)：p(R/C) 漢明距離（距離）：在 (n,k)線性碼中，兩個碼字 U、V 之間對應(yīng)碼元位上符號取值不同的個數(shù)，稱為碼字 U、V 之間的漢明距離。 例如：(7,3) 碼的兩個碼字 U=0011101,V=0100111，它們之間第2、3、4 和 6 位不同，碼字 U 和 V 的距離為 4。,7.5 差錯
36、控制的基本方式和能力,第45頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(2) 最大似然譯碼 最大后驗概率譯碼準(zhǔn)則 設(shè)每個碼字長為 n，若接收碼字 R 與碼字 C 的距離為 d(R ,C)，對 BSC 信道，條件概率 p(R /C) 可表示為： 最大化 p(R/C) 等價于最小化 d(R,C)，所以使差錯概率最小的譯碼是使接收向量 R 與輸出碼字 C 距離最小的譯碼。,第46頁,2020/8/10,Department of Electronics and In
37、formation, NCUT Song Peng,7.5 差錯控制的基本方式和能力,(2) 最大似然譯碼 編碼增益：實際的通信系統(tǒng)，信號的傳送需要一定的信噪比 Eb/N0，它直接影響信道轉(zhuǎn)移概率的大小，誤碼率 pbe 與信噪比 Eb/N0 的關(guān)系如圖6.5.5 所示，當(dāng)采用糾錯碼之后，達(dá)到同樣的誤碼率需要的信噪比減小量稱為編碼增益。,第47頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,思 考 題,(1) 常用哪些差錯控制的方法？主要特點？ (2) 糾錯編碼的分類（從不同的角度）？ (3) 漢明距離和漢明重量的定義？錯誤圖樣的定義？隨機(jī)錯誤和突發(fā)錯誤的定義？ (4) 奇偶校驗碼的形成？重復(fù)碼的譯碼規(guī)則？,第48頁,2020/8/10,Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng,THE END,
信息論與編碼原理-第7章-信道編碼的基本概念.ppt
