信道编码纠错码基础

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1、信道编码基础FundamentalsofChannelCoding陈德元chendy@gucas.ac.cnOH:周五15:00～17:00,地点:科研楼206课程概况目的：了解信道编码的作用与意义，对信道编码的研究方法和成果有广泛的基本认识，学会应用信道编码，为进一步研究打下基础特点：以概念和物理意义为主，数学推导尽量放到课外教材及参考书“纠错码——原理与方法”，王新梅，西安电子科技大学出版社，高等学校教材“差错控制编码”，ShuLin等著，晏坚等译，机械工业出版社，电子与电气工程图书“DigitalModulationandCoding”,S.G.Wilson,PrenticeHal

2、l（“数字调制与编码”影印版，电子工业出版社，通信与信息科学教育丛书）作业及考试作业：每章布置课后练习，20%。项目：二至四人为一组，选择一篇或两篇相关论文精读，模拟论文作者写一份国家自然科学基金申请书和答辩ppt，组长代表全组作报告；用C语言、Java或Matlab实现其中一篇论文的算法，20%。考试：基本概念、计算和简单证明，60%。“通信的基本问题就是在一点重新准确地或近似地再现另一点所选择的消息”。烽火狼烟、摔杯为号、铜镜反光、鸣金收兵、集结号…C.E.Shannon（1916-2001）为什么需要信道编码？信道编码发展简史（1）1948年C.E.Shannon信道编码定理20世

3、纪四十年代,Hamming码、Golay码1954年，Reed-Muller码1955年Elias提出卷积码循环码（CRC,CyclicRedundancyCheck)1959年BCH码（Bose,Ray-Chaudhuri,Hocquuenghem)1960年RS码(Reed-Solomon)信道编码发展简史（2）序列译码算法：1961年，Wozencraft,Reiffen,1963Fano，1969，Jelinek.1963年Massy门限译码算法1966年Forney级联编码概念同年Forney提出GMD算法1967年viterbi算法1967年Berlekmp译码算法信道编码发

4、展简史（3）1974年BCJR算法1976年HR算法（Hartman和Rudoolph)1971年WeldonWED算法1972年Chase算法1982年Ungerbock提出TCM概念1993年，Turbo码，ClaudeBerrou,AlainGlavieux和PunyaThitimajshima信道编码在GSM中应用信道编码是提高通信系统可靠性的最主要手段，它不仅成功地用于典型的加性高斯噪声AWGN信道，也成功的用于各类变参量的衰落信道，前者主要是卫星通信。信道编码在数字蜂窝移动通信中最典型的应用是在全球移动通信系统GSM中的应用。在GSM中无线信道按其功能可分为业务信道(TC

5、H)和控制信道(CCH)，其中业务信道用于传送话音与数据，控制信道用于传送信令和同步。GSM的信道编码系统总体框图如图所示。GSM编、译码器方框图图解GSM语音信道编码CDMA(IS-95)CDMA2000(IS-2000)、WCDMA中的信道编码IS-95是高通公司基于CDMA技术发展出来的2G移动通信标准：检错码、卷积码、交织编码。CDMA2000：检错码、卷积码、Turbo码、交织编码。WCDMA：检错码、卷积码、Turbo码、交织编码。第一章纠错码的基本概念BasicConceptsofErrorControlCoding1.1数字通信系统的组成及信道模型1.2差错控制系统和

6、纠错码分类1.3最大似然译码和纠错码的基本概念1.4信道编码定理§1.1数字通信系统的组成及信道模型一、数字通信系统的组成通信的目的是要把对方不知道的消息及时可靠地(有时还须秘密地)传送给对方，因此，要求一个通信系统传输消息必须可靠与快速，在数字通信系统中可靠与快速往往是一对矛盾。若要求快速，则必然使得每个数据码元所占的时间缩短、波形变窄、能量减少，从而在受到干扰后产生错误的可能性增加，传送消息的可靠性减低。若要求可靠，则使得传送消息的速率变慢。因此，如何较合理地解决可靠性与速度这一对矛盾，是正确设计一个通信系统关键问题之一。通信理论本身(包括纠错码)也正是在解决这对矛盾中不断发展起来

7、的。图1-1数字通信系统模型图中，信源编码器是把信源发出的消息如语言、图像、文字等转换成为二进制(也可转换成为多进制)形式的信息序列，并且为了使传输有效，还去掉了一些与传输信息无关的多余度(有时为了保密，信源编码器后还可接上加密器)。为了抗击传输过程中的各种干扰，往往要人为地增加一些多余度，使其具有自动检错或纠错能力，这种功能由图中的信道编码器即纠错编码器完成。发射机(调制器)的功用是把纠错码送出的信息序列通过调制器变换成适合于信道