通信原理精品课件第10章信道编码

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1、10.1引言10.2信道编码的基本概念10.3常用检错码10.4线性分组码10.5循环码10.6卷积码10.7交织码与级联码10.8m序列本章小结习题第10章　信道编码10.1引言数字信号在信道的传输过程中，由于实际信道的传输特性不理想以及存在噪声及干扰，在接收端往往会产生误码。为了提高数字通信的可靠性，可合理设计系统的发送和接收滤波器，采用均衡技术，消除数字系统中码间干扰的影响，还可选择合适的调制解调技术，增加发射机功率，采用先进的天线技术等。若数字系统的误码仍不能满足要求，则可以采用信道编码技术，进一步降低误码率。采用信道编码技术的数字通信系统如图10.1.1所示。图

2、10.1.1采用信道编码技术的数字通信系统信道编码是按一定的规律给信息增加冗余度，使不带规律的原始数字信息变换为具有一定规律的数字信息。信道译码则是利用这些规律性来鉴别是否发生错误，进而纠正错误。具体地说，信道编码就是在发送端被传输的信息码元序列中，以一定的编码规则附加一些监督码元，接收端利用该规则进行译码，译码的结果可以发现错误或纠正错误。信道编码是用增加数码，利用冗余来提高抗干扰能力的。亦是以降低信息传输速率为代价来减少错误的，或者说是用削弱有效性来增强其可靠性的。信道编码不同于信源编码。信源编码是为提高数字信号有效性而采取的一种编码技术，其宗旨是尽可能压缩冗余度。它

3、可降低数码率，压缩传输频带。而信道编码的目的在于提高数字通信的可靠性。需要强调的是：信源编码减少了冗余度，而信道编码增加了冗余度，但这两种冗余度是不同的。信源编码减少的冗余度是随机的、无规律的，即使不减少它，它也不能用来检错或纠错；信道编码增加的冗余度则是特定的、有规律的、有用的，可用它来检错和纠错。本章主要介绍常用的信道编码技术，主要内容有常用检错码、常用纠错码的编码和译码原理，最后还将介绍m序列及其应用。10.2信道编码的基本概念10.2.1信道编码的检错、纠错原理信道编码的基本思想是在被传输信息中附加一些冗余码元，我们称这些冗余码元为监督码元。监督码元和信息码元有一

4、定的关系(规律)，接收端利用监督码元和信息码元的这种关系加以校验，以检测和纠正错误。这种纠、检错能力是用编码的冗余度换取的。设发送端发送A和B两个消息，要表示A、B两种消息只需要一位编码，即用“1”表示A，用“0”表示B。这种编码无冗余度，效率最高，但同时它也无抗干扰能力。若在传输过程中发生误码，即“1”错成“0”或“0”错成“1”，收端无法判断收到的码元是否发生错误，因为“1”和“0”都是发送端可能发送的码元，所以这种编码方法无纠、检错能力。若增加一位监督码元，增加的监督码元与信息码元相同，即用“11”表示消息A，用“00”表示信息B。如传输过程中发生1位错误，则“11

5、”、“00”变成“10”或“01”。此时接收端能发现这种错误，因为发送端不可能发送“01”或“10”。但它不能纠错，因为“11”和“00”出现1位错误时都可变成“10”或“01”。所以，当接收端收到“10”或“01”时，它无法确定发送端发送的是“11”还是“00”。若增加二位监督码元，监督码元仍和信息码元相同，即用“111”表示消息A，用“000”表示消息B。则若传输过程中出现1位错误，可以纠正。如发送端发送“111”，传输中出现1位错误，使得接收端收到“110”。此时显然能发现这个错误，因为发送端只可能发送“111”或“000”。再根据“110”与“111”及“000”

6、的相似程度，将“110”翻译为“111”，这时“110”中的1位错误得到了纠正。如果“111”在传输过程中出现2位错误，接收端收到“100”、“010”或“001”。因为它们即不代表消息A，也不代表消息B，所以接收端能发现出了错误，但无法纠正这2位错误。如果硬要纠错，会将“100”、“010”或“001”翻译成“000”，显然纠错没有成功。10.2.2码长、码重、码距和编码效率原始数字信息是分组传输的，以二进制编码为例，每k个二进制位为一组，称为信息组，经信道编码后转换为每n个二进制位为一组的码字(也称为码组)，码字中的二进制位称为码元。码字中监督码元数为n-k。一个码字

7、中码元的个数称为码字的长度，简称为码长，通常用n表示。如码字“11011”，码长n=5。码字中“1”码元的数目称为码字的重量，简称为码重，通常用W表示。如码字“11011”，码重W=4。两个等长码字之间对应码元不同的数目称为这两个码字的汉明距离，简称为码距，通常用d表示。如码字“11011”和“00101”之间有四个对应码元不同，故码距d=4。由于两个码字模2相加，对应码元不同的位必为1，对应码元相同的位必为0，所以两个码字模2相加得到的新码组的重量就是这两个码字之间的距离。如：1101100101=11110，11110的码