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深入理解信道编码基础

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:而在信道编码中却要增加冗余,增加码元数量,降低了传输效率,增加的冗余部分即监督码元,信道编码是以降低传输效率为代价而获得传输的可靠性。信道编码和信源编码对于传输效率的作用而言是相反的。每组的监督码元仅与本组的信息码元有关,而与其他组的信息码元无关。

深入理解信道编码基础

1.信息码元和监督码元

在传输的信息码元中需附加一些监督码元来进行检错和纠错。

在信源编码中,需除去冗余,压缩码元数量,提高传输效率。而在信道编码中却要增加冗余,增加码元数量,降低了传输效率,增加的冗余部分即监督码元,信道编码是以降低传输效率为代价而获得传输的可靠性

信道编码和信源编码对于传输效率的作用而言是相反的。

举一个生活上的实例,例有一个通知:“明天14∶00~16∶00开会”,但在发通知过程中由于某种原因产生了错误,变成“明天10∶00~16∶00开会”。别人收到这个错误通知后由于无法判断其正确与否,就会按这个错误时间去行动。为了使接收通知的人能判断正误,可以在发的通知内容中增加“下午”两个字,即改为“明天下午14∶00~16∶00开会”,这时,如果仍错为“明天下午10∶00~16∶00开会”,则收到此通知后根据“下午”两字即可判断出其中“10∶00”发生了错误。但仍不能纠正其错误,因为无法判断“10∶00”错在何处,即无法判断原来到底是几点钟。这时,接收者可以告诉发端再重发一次通知,这就是检错重发。为了实现不但能判断正误(检错),同时还能改正错误(纠错),可以把发送的通知内容再增加“两个小时”4个字,即改为“明天下午14∶00~16∶00两个小时开会”。这样,如果其中“14∶00”错为“10∶00”,不但能判断出错误,同时还能纠正错误,因为其中增加的“两个小时”4个字可以判断出正确的时间为“14∶00~16∶00”。

这个例子中“下午”两个字和“两个小时”4个字是冗余,具有监督码元的作用,但打字员需多打6个字,工作效率降低了(传输效率降低)。

2.差错控制的基本方式

差错控制常用以下3种方式:

(1)反馈纠错方式(ARQ)。又称检错重发方式。发送端发出检错码,接收端可发现传输中有错码,但不知道错码的确切位置,通过反向通道把这一判决结果通知给发送端,然后发送端把有错的部分信息(如一帧)重新发送,直至接收端确认接收到正确信息为止。这种方式的纠错设备和程序比较简单,但必须有双向通道,适合于非实时通信系统,如计算机数据通信系统。

(2)前向纠错方式(FEC)。这种方式在发送端发送纠错码,在接收端不仅能发现差错,还能确定差错的确切位置并予以纠错,这种方式不需要反向通道,也不存在重发造成的延时。这种方式适合于单向广播系统和要求实时好的系统,如音频和视频系统,但该方式译码设备比较复杂。

(3)混合纠错方式(HEC)。这种方式是前两种方式的结合,如有少量差错,在其纠错能力之内,就进行前向纠错;如发现大量差错,超出它的纠错能力就进行反馈纠错。

3.差错控制编码的分类(www.xing528.com)

差错控制编码可以从不同角度来进行分类,下面列出了一些主要分类方法:

(1)按码的控制能力分类,可分为检错码和纠错码。

(2)按信息码元和监督码元之间的检验关系来进行分类,可分为线性码和非线性码。

线性码的信息码元和监督码元两者呈线性关系,即满足一组线性方程,否则就是非线性码。

(3)按信息码元和监督码元之间的约束方式来进行分类,可以分为分组码和卷积码

在分组码中,将码元序列每n位分为一组,其中包括k位信息码元和r位监督码元,即n=k+r常记作(nk)。每组的监督码元仅与本组的信息码元有关,而与其他组的信息码元无关。

卷积码则不同,虽然编码后的码元序列也划分为码组,但每组的监督码元不仅与本组码元有关,而且与前面码组的信息码元也有约束关系。

差错控制编码的分类如图1-44所示。

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图1-44 差错控制编码的分类

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