【正文】 代價(jià)是帶寬的增大。信噪比的下降反而又使系統(tǒng)接收碼元序列中的錯(cuò)碼增多。當(dāng)校正子為 0時(shí)，模 2加來自錯(cuò)誤圖樣識別電路的輸入端為 0，輸出緩存器的內(nèi)容；當(dāng)校正子不為 0時(shí)，模 2加來自錯(cuò)誤圖樣識別電路的輸入端在第 i 位輸出為 1，它可以使緩存器輸出取補(bǔ)，即糾正錯(cuò)誤。 基于錯(cuò)誤圖樣識別的譯碼器稱為梅吉特譯碼器，它的原理圖如圖 。 在接收端為糾錯(cuò)而采用的譯碼方法自然比檢錯(cuò)要復(fù)雜許多。當(dāng)傳輸中未發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，也就是接收的碼組與發(fā)送的碼組相同，即 A(x)=B(x)，則接收的碼組 B(x)必能被 g(x)整除；若傳輸中發(fā)生了錯(cuò)誤，則 A(x)≠ B(x)， B(x)不能被 g(x)整除。 上訴 (n,k)循環(huán)碼的編碼過程，在硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以利用除法電路來實(shí)現(xiàn)， 這里 的除法電路采用一些移位寄存器和模 2加法器來構(gòu)成。 （ 2） 求 r(x)。因此，編碼步驟可以歸納為： （ 1） 用 knx? 乘 m(x)。 根據(jù)上述原理，可以對給定的信息位進(jìn)行編碼。檢糾錯(cuò)就是用降低傳輸效率換取傳輸可靠性的提高。 為 了在接收端能夠發(fā)現(xiàn)或糾正錯(cuò)碼，在發(fā)送碼元序列中需要加入一些差錯(cuò)控制碼元，稱為監(jiān)督碼元或監(jiān)督位。差錯(cuò)控制技術(shù)有以下 4種： （ 1） 檢錯(cuò)重發(fā)：在發(fā)送碼元中加入差錯(cuò)控制碼元，當(dāng)檢測到有錯(cuò)碼時(shí)，利用反向信道通知發(fā)送端重發(fā)。 差錯(cuò)控制編碼的基本概念 信道編碼的目的是提高信號傳輸?shù)目煽啃?，信道編碼是在經(jīng)過信源編碼的碼元序列中增加一些多余的比特，目的在于利用這種特殊的多余信息去發(fā)現(xiàn)或糾正傳輸中發(fā)生的錯(cuò)誤。（ n， k ）循環(huán)碼表示其中信息位為 k，監(jiān)督位為 nk。若監(jiān)督位由信息位經(jīng)線性組合而得到，則稱得 到的系統(tǒng)碼為線性分組碼。 ( n, k)線性分組碼定理表的內(nèi)容非常重要，它簡單明了的表明了對于 ( n, k)線性分組碼，當(dāng)編碼距離為 d 時(shí)，不僅能糾正 [d1/2]個(gè)錯(cuò)誤，還能用來檢測 e≤ d1個(gè)錯(cuò)誤。 線性分組碼的主要特點(diǎn) ( n, k)線性分組碼就是把信息序列分組，且每組含有 k 個(gè)碼元，最后一組的碼元不夠 k個(gè)時(shí)則補(bǔ)零，每個(gè)小段信息組在經(jīng)過編碼器編碼時(shí)，編碼器依某種既定規(guī)律使其產(chǎn)生 r 個(gè)冗 余的碼元（也稱為校驗(yàn)碼元），從而得到長度為 n = k+r 的碼字。且將由個(gè)信息碼組的碼字被稱為 (n, k)線性分組碼的許用碼字，其余的全部為禁用碼字。 為了擴(kuò)展編碼器的存儲(chǔ)容量，常對編碼器附加一個(gè)線性約束條件 ,以期在線性分組碼的兀余碼元與信息碼元之間建立某種線性關(guān)系。 線性分組碼編碼器如圖 所示。 這里首先闡述兩個(gè)基本概念 :漢明距離、碼的重量（即碼重 )。 HEC 方式的過程如圖 所示。 IRQ 方式的過程如圖 所示。分析上述過程，因?yàn)樾枰褂梅聪蛐诺腊l(fā)送反饋應(yīng)答信號，所以成本和復(fù)雜度均會(huì)較高，且其實(shí)時(shí)性也較差。 FEC 方式可以細(xì)分為許多種，比較常見的有分組碼和卷積碼、系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼、線性碼和非線性碼等等。這表明，即使是簡單的信道編碼也具有較大的實(shí)用價(jià)值。 選用優(yōu)良的信號設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)恼{(diào)制與解調(diào)以提高可靠性，減少誤比特率。例如，提高發(fā)送功率，使用高增益天線，應(yīng)用分集接收技術(shù)，根據(jù)智能天線將無方向的漫射改為方向性 強(qiáng)的波束或點(diǎn)波束等。根據(jù) Shannon 第二定理，在其他條件都相同時(shí)，增大信道容量肯定可以提高通信的可靠性，減少誤比特率。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，誤比特率的值越小，通信的可靠性就越高，分析式 ()可知，使碼長 N增大，或者使可靠性函數(shù) (R)增大，都可使得誤比特率減小根據(jù) Shannon 定理，當(dāng)信息傳輸速率 R 的值不變時(shí)，信道容量 C 的值越大， (R)的值也越大；當(dāng)信道容量 C的值不變時(shí)，那么信息傳輸速率 R越小，則 (R)的值就越大。上式表明， C、 B 和 S/N 可以相互起補(bǔ)償作 用。 設(shè) k為編碼后碼字中信息碼元的個(gè)數(shù)， n為編碼后碼字的碼長， 則編碼效率η=k/n。 信道編碼的性能指標(biāo)： (1)編碼效率：將傳輸?shù)南⒋a元有 k 位，經(jīng)過信道編碼后添加了 nk=r 位冗余碼元，將η =k/n 記為編碼效率。 信道編碼方法的基本思路：在發(fā)送端，在被傳輸?shù)男畔⒋a元里按照某種既定規(guī)則添加一些冗余碼元；在接收端，根據(jù)該規(guī)則分析消息碼元與冗余碼元的相互制約關(guān)系。 在實(shí)際通信過程中，接收端接收到的信息由于受到衰減、失真、信道本身特性、環(huán)境干擾等的影響一般都會(huì)存在一定概率的誤碼。 由于物理媒質(zhì)的不定性，無線信道發(fā)生時(shí)變沖擊響應(yīng)。對于二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)，其信道模型如圖 所示。編碼信道有三個(gè)部分，分別是調(diào)制器、 調(diào)制信道以及解調(diào)器。 無線信道 通信信道其實(shí)是物理媒介，它的主要作用是起到一種橋梁的作用，將發(fā)送機(jī)輸出的信號傳輸給接收機(jī)。 相對于模擬通信而言，數(shù)字通信的主要劣勢為： (1)、低頻帶利用率。利用數(shù)字通信系統(tǒng)中的信道編碼，發(fā)送端發(fā)送的數(shù)字信號在傳輸過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤（差錯(cuò)），可以利用信道編碼技術(shù)來檢測和糾正以降低誤比特率，以增強(qiáng)通信的可靠性。 表 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)： (1)、抗噪聲能力以及抗干擾能力強(qiáng)。這時(shí)，將它們傳送給信道解碼器，信道解碼器按照與信道編碼器相對應(yīng)的編碼規(guī)則，對接收到的信號進(jìn)行譯碼。信道輸信號時(shí)，通常是以波形的形式進(jìn)行傳輸，故在此使用一個(gè)調(diào)制 器，它的作用是將信息序列變換成信號波形的形式以適應(yīng)信道的傳輸。 經(jīng)過信源編碼器模塊編碼后輸出的“ 0”、“ 1”序列，再經(jīng)過為增強(qiáng)信息保密性的加密模塊處理后被傳送到信道編碼器。 第二章 數(shù)字通信的基本理論 數(shù)字通信系統(tǒng)簡介 采用數(shù)字 /模擬信號作為消息載體的通信方式就是數(shù)字 /模擬通信。 這一章主要介紹信道編碼的基本概念以及信道編碼的分類。主要介紹課題的研究目的、發(fā)展現(xiàn)狀、課題應(yīng)用及研究的主要內(nèi)容。到現(xiàn)在，對 LDPC 碼的研究已經(jīng)非常成熟，并進(jìn)入了無線通信等相關(guān)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。 LDPC 碼的性能非常優(yōu)秀，幾乎逼近香農(nóng)限，且任何信道都能適用。具有如此優(yōu)異性能的 Turbo 碼在當(dāng)時(shí)引起了轟動(dòng)，受到了廣泛的關(guān)注。這個(gè)階段出現(xiàn)的信道編碼方案的特點(diǎn)為：抗干擾能力更強(qiáng)，頻帶利用率更高，且其性能與香農(nóng)極限更加靠近。在這個(gè)時(shí)期， BCH 碼得到了很好的發(fā)展，并且編碼增益性能也越來越凸顯，在頻帶有效性不變的前提下， BCH 碼比上個(gè)時(shí) 期最優(yōu)秀的 Gray 碼有近 2dB 新的編碼增益。但格雷碼不是權(quán)重碼，每一位碼沒有確定的大小，不能直接進(jìn)行比較大小和算術(shù)運(yùn)算，要經(jīng)過一次碼變換，變成自然二進(jìn)制碼，再由上位機(jī)讀取。另外，在一個(gè)碼組中只能糾正單個(gè)的比特錯(cuò)誤。在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常存在各種突發(fā)干擾，使連續(xù)多位數(shù)據(jù)發(fā)生差錯(cuò)。漢明碼是分組碼中的一種，它的編碼思想也是分組碼的編碼思想，且這種編碼方案后來被稱之為漢明碼。 1950 年 針對計(jì)算機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的問題編寫了使計(jì)算機(jī)能在正常運(yùn)行的過程中具備檢錯(cuò)、糾錯(cuò)性能的解決程序。 信道編碼技術(shù)的發(fā)展歷史 1948 年香農(nóng) (Shannon)發(fā)表《通信的數(shù)學(xué)理論》這篇文章，該文章對信道編碼技術(shù)的展有著舉足輕重的作用，從此信道編碼技術(shù)的研究方向開始變得明確。 信道譯碼也就是信道編碼的逆過程，即接收端將接收信息序列按照既定約束關(guān)系，同時(shí)去掉比特流在傳播過程中混入的噪聲干擾和添加的冗余，恢復(fù)比較完整、可靠的信息的過程。這些冗余碼元是以受控的方式引入，它們與信息碼元間有著相互制約的關(guān)系。導(dǎo)致了其在無線信道中傳輸過程極易受到干擾而使碼元波形變壞，所以傳輸?shù)浇邮斩撕罂赡馨l(fā)生錯(cuò)誤判決。于是，在實(shí)際通信的應(yīng)用中，采比較折中的方式，可在確?？煽啃灾笜?biāo)達(dá)到系統(tǒng)要求的前提下，盡可能的提高傳輸?shù)乃俾?；抑或在一定有效性的指?biāo)下，盡量提高傳輸?shù)目煽啃浴? 在實(shí)際應(yīng)用中，衡量一個(gè)通信系統(tǒng)的優(yōu)劣，其中的兩個(gè)指標(biāo)最為重要，即有效性和可靠性，同時(shí)它們也是通信技術(shù)設(shè)計(jì)的重要部分。 the other is channel coding what is contrary to the source coding, try to protect the pressed source through adding some controllable bits in order to enhance the reliability of the system. But the wireless channel is plex in piratical application. Due to the properties of timevarying and damped bandwidth limited, disturbance and noises, there may exist large errors in received signals. In order to reduce bit error rate and improve the quality of munication, channel coding technology is one of the main methods. The paper introduces the system framework and basic principle of digital then, reviewed the development history of the channel coding technology。信道編碼技術(shù)正是降低誤比特率、提高通信質(zhì)量的主要技術(shù)手段之一。第二，即信道 編碼問題，與信源編碼相反，信道編碼是在信息序列中添加適當(dāng)冗余，使系統(tǒng)能夠糾正一定程度上的傳輸錯(cuò)誤，增加系統(tǒng)的可靠性。 數(shù)字 通 信系統(tǒng)中信道編碼技術(shù)的研究 摘要 當(dāng)今社會(huì)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在社會(huì)的各個(gè)不同領(lǐng)域，現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，對無線信道傳輸數(shù)據(jù)的能力要求越來越高。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，必須考慮兩個(gè)問題，第一，即是信源編碼問題一目的在于盡量減少信號的冗余，增加系統(tǒng)的有效性 。為提高無線信道傳輸數(shù)據(jù)的質(zhì)量，應(yīng)該在保證一定編碼效率的情況下將誤比特率降到最低。s limited bandwidth resource, timevariation, the severe fading and the high error rates, so that is a big challenge in order to ensure the reliable multimedia data transmission. We must solve two problems, one is source coding that try to press the source as to improve the high efficience of the system。然而，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，由于被傳輸數(shù) 據(jù)無法避免的會(huì)受到一定的干擾和噪聲等的影響，這就導(dǎo)致接收端接收到的信息和發(fā)送端實(shí)際發(fā)送的信息之間存在一定的差錯(cuò)，信號就存在一定程度的失真。但是，由于添加 了冗余碼元 (監(jiān)督碼元 )，導(dǎo)致傳輸信息的速率下降；同時(shí)，為了提高有效性，信號以簡潔、快速的方式傳輸，這樣在遭到干擾和噪聲時(shí)，其自我保護(hù)能力大大下降，從而降低了傳輸?shù)目煽啃?。總之這三種加性干擾都會(huì)導(dǎo)致在接收端信號解調(diào)的錯(cuò)誤，使系統(tǒng)的誤碼率大大增加。 信道編碼的主要目的是為了降低誤比特率，提高數(shù)字通信的可靠性，其方法 是在二進(jìn)制信息序列中添加一些冗余碼元（監(jiān)督碼元），與信息碼元一起組成被傳輸?shù)拇a字。通過信道編碼這種方法，可以有效的在接收端克服信號在無線信道中傳輸時(shí)受到噪聲和干擾產(chǎn)生的影響。在第 3 代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般情況下，卷積編碼方式多用于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)， Turbo 編碼方式多用于非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。 Shannon 指出，在信息傳輸速率 R 小于或等于信 道容量 C ，即 R ≤ C 時(shí)，可以通過信道編碼的方法來實(shí)現(xiàn)可靠通信，可是 Shannon 只提出了這種理論，卻未給出具體實(shí)現(xiàn)的方法。將含有七個(gè)比特的碼字輸入 到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)利用其中的三個(gè)冗余比特，根據(jù)某種規(guī)則和算法，達(dá)到檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的目的。漢明碼的抗干擾能力較強(qiáng)，但付出的代價(jià)也很大，比如 8 比特漢明碼有效信息只有總編碼長度的一半，可以糾正 1 個(gè)差錯(cuò)發(fā)現(xiàn) 2 個(gè)差錯(cuò)。首先，漢明碼的編碼效率比較低，它每 4 個(gè)比特編碼就需要 3個(gè)比特的冗余校驗(yàn)比特。格雷碼屬于可靠性編碼，是一種錯(cuò)誤最小化的編碼方式。 BCH 碼就是這個(gè)時(shí)候被提出來的，它屬于循環(huán)碼中的一種。 20 世紀(jì) 80 年代之后，信道編碼開始了它的第三個(gè)發(fā)展階段。此文講述了 Turbo 碼結(jié)構(gòu)，并證實(shí)利用 Turbo 碼作為信道編碼，當(dāng)信噪比 ≥ 時(shí) (Shannon 限為 EN0dBb0= )，其誤碼率 BER ≤。 LDPC 碼（低密度奇偶校驗(yàn)碼， Low Density Parity Check Code， LDPC），最早是 1963 年由麻省理工學(xué)院 Robert 博士提出。接下來的十多年里，研究人員對 LDPC 碼的研究有了突破性的進(jìn)展，使得 LDPC 碼的性能更加接近香農(nóng)限，而且對它的編譯碼理論描述變得簡單，現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)也變得可行。 本文的主要結(jié)構(gòu)如下： 第一章緒論。 第三章介紹信道編碼的基本原理。在第四章的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出有效的信道編碼方案并應(yīng)用于實(shí)際。信源編碼的目的是為了減少碼