第9章差错控制编码new

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1、第八章数字信号的最佳接收（自学）自学指导：•最佳接收准则：不同的通信系统，采用的最佳接收准则不同，如模拟通信系统，常用最小均方误差准则；数字通信系统，常用最小差错概率（误码率）准则等等。•最佳接收是相对的，是在一定条件下，针对某种类型信号，根据某个准则得出的最佳。必须注意何种条件？何种准则？何种信号？第九章差错控制编码（纠错编码）9.1引言9.2纠错编码的基本原理9.3常用的简单编码9.4线性分组码9.5循环码9.6卷积码信道编码：•信道编码是使无规律性或规律性不强的原始信号变换为有规律性或规律性加强

2、的数字信号，信道译码器利用这些规律性来鉴别传输过程信号是否发生错误，甚至能够纠正错误。•信道编码可分为纠错编码和正交编码两大类。纠错编码的规律性体现在各码组的码元之间；正交编码的规律性体现在码组之间的正交性。这两类编码关系密切，有些正交编码也是纠错编码。•信道编码是以降低信息传输速率为代价来减少误码率，也可以说是降低系统的有效性来增强系统的可靠性。信道由加性干扰引起的错码分类：•差错控制编码又称为信道编码，其目的是消除信息传输过程中由于信道噪声（加性干扰）引起的误码。•随机信道（无记忆信道）：错码的发

3、生是随机错误，发生的位置是随机的，且数字序列中前后之间发生的错误相互独立，多数情况下是独立的单个数据发生错误。这种以随机错误为主的信道称为随机信道，如白噪声引起的错码。•突发信道（有记忆信道）：在某些时间区间内错误发生是突发出现的，而在其它时间区间内又存在较长的无错码区间。以这种突发错误为主的信道称为突发信道，产生突发错码的主要原因是脉冲干扰和信道中存在衰落现象。•混合信道：同时存在随机错码和突发错码的信道。•对于不同类型的信道，必须采用不同的信道编码技术。一般地，纠正随机差错的编译码方法和设备比较简

4、单，成本较低，效果较显著；而纠正突发差错的编译码方法和设备比较复杂，成本较高，效果也不如前者显著。差错控制方法：•检错重发法（ARQ：自动要求重发），反馈（判决）重发法：发送端发送检错码，接收端判决码组中有无错误，再把判决信号通过反馈信道送到发送端，若发现有错码时，则发送端重发，直到正确接收为止。需要反向通道，实时性差。•前向纠错法（FEC），自动纠错法：接收端不仅能在收到的信码中发现错码，还能够确定错码位置，纠正错码。特点是实时性好，但译码方法和设备较复杂。•信息反馈法（IF），反馈校验法：接收端将

5、收到的信码原封不动地转发回发送端，发送端将其与原发送信码比较，如果发现错误，则重发。无需纠（检）错码，但需要反馈信道且传输速率低。•混合纠错法（HEC）：是ARQ和FEC的混合。发送端发送纠（检）错码，接收端自动发出判决信号到发送端，若发现有错码时，则发送端仅重发有错码的信息，达到正确接收目的。差错控制方法示意图：检错码发送端接收端判决（反馈）信号检错重发法（ARQ：AutomaticReportreQuest）纠错码发送端接收端前向纠错法（FEC：ForwardErrorCorrection）信号发

6、送端接收端信号信息反馈法（IF：InformationFeedback）检错和纠错码发送端接收端判决（反馈）信号混合纠错法（HEC：HybridErrorCorrection）差错控制方法应用：•检错重发法（ARQ）、前向纠错法（FEC）、信息反馈法（IF）和混合纠错法（HEC）都得到了广泛应用。•当出现少量错码，且在接收端能够纠正时，往往采用前向纠错法（FEC）。•当出现较多错码，但能够及时检测时，往往采用检错重发法（ARQ）或信息反馈法（IF）。•在复杂的短波信道和散射信道中，常采用混合纠错法（H

7、EC）。自动要求重发系统——ARQ系统：（AutomaticReportreQuest）纠错编码虽然优点显著，但实现复杂，造价高，传输效率（有效性）低。检错编码原理简单，易于实现，传输效率高，得到广泛应用，通过检错重发法（ARQ）同样可以达到纠错目的。ARQ系统的工作过程：图(a)为停发等候重发法；图(b)为返回重发法；图(c)为选择重发法。差错控制编码（纠错编码）：•在信息码元序列中附加一些监督码元就称为差错控制编码，也称为纠错编码。Shannon信道编码定理是其理论依据。•这些监督码元与信息码元之

8、间以某种确定的规则相互关联，接收端按照这种规则检验监督码元与信息码元间的关系，一旦传输过程发生错码，则监督码元与信息码元间的规则关系受到破坏，从而发现错码或给予纠正。•不同的编码方法，有不同的检错或纠错能力。一般说来，编码中增加的监督码元越多，检（纠）错的能力就越强，但信道的传输速率会下降越多，即以有效性换取可靠性。差错控制编码（纠错编码）分类：•根据监督码元与信息码元之间的函数关系，分为线性码和非线性码。•根据监督码元与信息码元之间的约束关系，分为分组