編碼技術(shù)引言-資料下載頁
2024-10-11 10:55本頁面
【導(dǎo)讀】傳輸/存儲系統(tǒng)框圖。接受序列，receivedsequence，r. 設(shè)計和實現(xiàn)信道編碼器，以抵抗傳輸或存儲碼。設(shè)計和實現(xiàn)使譯碼錯誤率最小的信道譯碼器；噪聲環(huán)境下，信息盡可能快地傳輸；消息分組用二進(jìn)制k維向量表示。v是n維符號組，稱為碼字，codeword，而非整個序列。編碼器的輸入端u有2k個取值，對應(yīng)到編碼器輸出端n維向量。比值稱之為碼率，信道上傳輸?shù)拿總€。對二進(jìn)制而言，，或。當(dāng)時，可認(rèn)為對每個消息增加了。若固定碼率，即保持不變，可通過增。u和v表示分組序列，而非單個分組。每個編碼分組不僅取決于當(dāng)前單位時間的kbits的信息。編碼器的所有可能輸出構(gòu)成的集合稱為“碼”。二進(jìn)制碼，調(diào)制器產(chǎn)生兩個信號中的一個，對。對于寬帶信號，信號的最優(yōu)選擇是。若給定時間間隔內(nèi)檢測器的輸出僅和該間隔內(nèi)傳輸?shù)?。但?dāng)Q>2或未經(jīng)量化時，稱解調(diào)器采用軟判決，此時譯碼器必須能夠接受多電平或連續(xù)的輸入，u和v之間存在一一對應(yīng)關(guān)系，故也可認(rèn)為對v. 若傳遞的是v，當(dāng)且僅當(dāng)時出現(xiàn)譯碼錯誤
【正文】 =Es/R ? 一個編碼通信系統(tǒng)的誤碼率常用單位信息比特的能量 Eb與信道噪聲的單邊功率譜密度 N0的比值形式來表示 信噪比， SNR ? Signalto Noise Ratio， SNR ? 例如：碼字長為 n=23bits，信息比特長為k=12bits，冗余 11bits，碼率 R=12/23= ? 若采用相干檢測， BPSK調(diào)制，信道為單邊功率譜密度為 N0的 AWGN信道 ? Eb/N0表示接收端輸入處單位信息比特能量和噪聲功率譜密度的比值， SNR，單位為分貝 dB 編碼增益 ? 為獲得一個特定的誤碼率，如 WER或 BER，編碼系統(tǒng)所需要的SNR比非編碼系統(tǒng)小，這個少了的值稱為編碼增益 ? 如圖，當(dāng) BER=105時，硬判決和軟判決分別獲得了 4dB的編碼增益，代價是譯碼復(fù)雜性 ? 當(dāng) SNR較小時，編碼增益變成負(fù)數(shù)，這對任何編碼系統(tǒng)都是存在的，即存在SNR的編碼閾值，此時編碼無效甚至更差 漸進(jìn)編碼增益， asymptotic CG ? ACG，高 SNR下的編碼增益 ? 具有最小距離 dmin的 (n,k)碼采用軟判決 MLD時相對于非編碼 BPSK的 ACG為： ? 對采用硬判決，有 ACG為： ? 軟判決比硬判決大約多 3dB的增益，但實際上因 SNR達(dá)不到 3dB，一般在 香農(nóng)限 ? 為差錯控制而設(shè)計編碼通信系統(tǒng)時，希望盡可能為了特定的誤碼率而所需的 SNR盡可能小 ? 上述描述等價竟可能最大化編碼系統(tǒng)對非編碼系統(tǒng)（相同調(diào)制信號）的編碼增益 ? 依據(jù)香農(nóng)有噪聲信道編碼定理，可推導(dǎo)出一個一個碼率為 R的編碼系統(tǒng)達(dá)到無誤或任意小誤碼率所必須的最小 SNR理論極限，稱為香農(nóng)限 (Shannon limit) ? 可用香農(nóng)限作為標(biāo)尺來衡量編碼增益 ? 通過合適設(shè)計具有足夠長度的碼字，并采用有效地軟判決 MLD或近 MLD算法，香農(nóng)限可以被逼近 編碼調(diào)制 ? 信道帶寬的展寬 ? 編碼調(diào)制 ? 分類 信道帶寬的展寬 ? 為獲得編碼增益，將編碼技術(shù)和二進(jìn)制調(diào)制技術(shù)結(jié)合，導(dǎo)致信道帶寬的展寬，即為了保持信息比特的傳輸速率和非編碼系統(tǒng)一樣，需要更寬的信道帶寬（ 1/R） ? 因此編碼增益的代價就是信道帶寬的展寬 ? 若帶寬受限，如語音電話、地面微波和一些衛(wèi)星通信，此時很少為差錯控制而增加冗余比特 ? 多級調(diào)制（ M2）能提高帶寬利用率，故將編碼和調(diào)制結(jié)合起來，就可以不用擴(kuò)展帶寬，這成為編碼調(diào)制（ coded modulation），例如：網(wǎng)格編碼調(diào)制 編碼調(diào)制 ? 對信息符號編碼，然后映射到擴(kuò)展的調(diào)制信號集（相對于非編碼調(diào)制信號集）上，擴(kuò)展信號集提供了差錯控制的冗余，同時不增加信號速率，也就不增加帶寬 ? 每個傳輸信號表示的信息比特數(shù)稱為頻譜效率（ spectral efficiency），如非編碼的 QPSK（ 4PSK）有 4個信號，每個信號表示 2比特，編碼的 8PSK， 2個信息比特， 1個冗余比特，頻譜效率也是 2，它們具有相同的帶寬，編碼增益約為 3dB（ MLD軟判決） 編碼調(diào)制分類 ? 網(wǎng)格編碼調(diào)制， TCM ? 結(jié)合卷積碼（網(wǎng)格碼）和多級調(diào)制信號 ? 分組編碼調(diào)制， BCM ? 結(jié)合分組碼和多級調(diào)制信號 差錯控制編碼的思想 ? 向傳輸信息序列中添加合理設(shè)計的冗余信息 ? 冗余信息通過向傳輸信息序列中添加額外的符號，為保證數(shù)據(jù)率，需要擴(kuò)展信道帶寬，適合于功率受限通信系統(tǒng)的差錯控制 ? 擴(kuò)展信道信號集，將傳輸信息序列映射到信號序列時采用更多的信號集，不需要擴(kuò)展信道帶寬而獲得編碼增益，適合于帶寬受限通信系統(tǒng)的差錯控制
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