信道編碼在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用-wenkub.com
2025-08-02 02:41 本頁面
【正文】 同時(shí) RA 碼的簡單的編碼結(jié)構(gòu)、較低的復(fù)雜度和低能耗、低延時(shí)等性能使得 RA 碼在實(shí)際應(yīng)用中具有很大的價(jià)值，目前已被應(yīng)用在無線通信、磁記錄以及圖像、視頻傳輸?shù)取? RA碼RA （repeat accumulate，重復(fù)累積）碼是結(jié)合 Turbo 碼和 LDPC 碼兩者優(yōu)點(diǎn)上提出的一類新的信道編碼。 雖然 LDPC 碼具有非常優(yōu)越的性能，但是它的高編碼復(fù)雜度是影響其實(shí)用化的一個(gè)重要因素。LDPC 碼的性能非常優(yōu)越，在已報(bào)道的最好的 LDPC 碼中，它在高斯信道中距離香農(nóng)限只有 的差別。根據(jù)他們的研究，LDPC 碼可以實(shí)現(xiàn)非常接近香農(nóng)極限的誤碼率性能，優(yōu)于其它已知的糾錯(cuò)碼方式。這 4 種譯碼算法準(zhǔn)確度由高到底，譯碼復(fù)雜度也依次減小。Turbo 碼的出現(xiàn)大大突破了傳統(tǒng)的約束，挖掘出了級聯(lián)碼的潛在優(yōu)勢，獲得及其接近香農(nóng)限的性能，為編碼界帶來了新的動(dòng)力和曙光。至此，第一、二代的 FEC 碼的譯碼算法采用的都是硬判決的譯碼算法。綜合編碼復(fù)雜度、成本代價(jià)以及譯碼糾錯(cuò)性能三個(gè)因素，RS 碼是比適宜光纖傳輸?shù)募m錯(cuò)碼型。 光纖通信系統(tǒng)信道編碼技術(shù)[4]在光傳輸系統(tǒng)中，主要是加性噪聲以及碼間串?dāng)_導(dǎo)致差錯(cuò)，另一方面，當(dāng)光源不穩(wěn)定時(shí)，會(huì)導(dǎo)致噪聲、干擾的影響前后相關(guān)，突發(fā)出現(xiàn)成串錯(cuò)誤。為了在最糟糕的水聲信道條件下也能保證可接受的通信質(zhì)量,在編碼方案設(shè)計(jì)中一般需要預(yù)留出一個(gè)固定的鏈路余量。這些綜合特點(diǎn)使其具有其他糾錯(cuò)碼無可比擬的性能,對提高信道編碼糾錯(cuò)能力,進(jìn)行可靠的水聲數(shù)字通信具有重要意義。隨著水聲通信技術(shù)的發(fā)展，將Turbo碼應(yīng)用到水聲通信系統(tǒng)中引起了極大的關(guān)注，其性能明顯優(yōu)于無信道編碼和卷積碼。輸入信息先進(jìn)行RS碼的外編碼,編碼輸出進(jìn)行交織后再進(jìn)行卷積碼的內(nèi)編碼,輸出碼字通過調(diào)制后在信道中傳輸,信道中除了會(huì)引入AWGN噪聲外,還會(huì)有突發(fā)錯(cuò)誤的產(chǎn)生。當(dāng)通信速率在1001200bps時(shí),系統(tǒng)選擇哈達(dá)碼(Hadamard,一種線性分組碼),當(dāng)海況好時(shí)使用碼率為1/2或1/3的卷積碼及Vitethi譯碼可使通信速率達(dá)到2400bps。而對于編碼效率較高的RS碼,要獲得相同的編碼增益,對信噪比的要求更高,當(dāng)信噪比較低時(shí),其性能和沒有編碼時(shí)差不多?？偟膩碚f，與無線電磁波信道相比,水聲信道有其本身獨(dú)有的某些特性，如聲速小、載波頻率低、帶寬窄、多普勒頻移相對嚴(yán)重以及多途時(shí)延大等特點(diǎn)。水深、海水介質(zhì)的非均勻性、聲速剖面以及海底地形地貌等空間變化則構(gòu)成其空變特性。 水聲通信系統(tǒng)信道編碼技術(shù)[3]水聲信道是水下聲信號(hào)傳播的物理媒介,是構(gòu)成水聲通信系統(tǒng)必不可少的部分,因其具有時(shí)空頻變特性,被認(rèn)為是迄今為止難度最大的無線通信信道之一。語音和短消息等業(yè)務(wù)仍然采用與ＧＳＭ 和ＣＤＭＡ相似的卷積碼，而對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)３ＧＰＰ協(xié)議中已經(jīng)確定Ｔｕｒｂｏ碼為其糾錯(cuò)編碼方案。反向鏈路包括業(yè)務(wù)信道和接入信道，考慮到移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)傳播環(huán)境，增加編碼長度，對信息進(jìn)行（３，１，９）的卷積碼。ＧＳＭ 標(biāo)準(zhǔn)的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用多種ＦＥＣ編碼，包括ＢＣＨ編碼，ＦＩＲＥ碼，ＣＲＣ碼（錯(cuò)誤檢測，碼同步和接入，數(shù)據(jù)信道）。以英國系統(tǒng)為例，采用ＦＳＫ 調(diào)制，傳輸速率為８ｋｂ／ｓ。這是因?yàn)闊o線電波傳輸不僅會(huì)隨著傳播距離的增加而造成能量損耗，并且會(huì)因?yàn)槎鄰叫?yīng)、多普勒頻移和陰影效應(yīng)等使信號(hào)快速衰落，碼間干擾和信號(hào)失真嚴(yán)重，從而極大地影響了通信質(zhì)量。Raptor碼作為噴泉編碼的典型代表是近兩年針對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸而提出的，由于能即時(shí)生成無限的數(shù)據(jù)包，在沒有反饋信道的情況下保證可靠通信，減小了通信的傳輸延時(shí)，Raptor碼被認(rèn)為是衛(wèi)星廣播/組播服務(wù)和電視信號(hào)傳輸理想的信道編碼技術(shù)，也是未來衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行大文件傳輸和衛(wèi)星移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最理想差錯(cuò)控制手段。 噴泉編碼噴泉編碼的典型實(shí)例是 1998 年由美國學(xué)者 Luby 提出的LT 碼，LT 碼是一種通用的噴泉碼，編碼的基本思想是通過噴泉編碼器的有限輸入與無限輸出的映射特性生成數(shù)據(jù)包，當(dāng)接收方收到一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包時(shí)就可以恢復(fù)信息，以此來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑖娙a很適合于廣播形式的刪除信道。2005年SSA發(fā)射商用衛(wèi)星IPSTAR1，前向信道采用Turbo乘積碼編碼和8PSK高階調(diào)制技術(shù)，下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)達(dá)到4 Mb/s速率。 Turbo碼“并行級聯(lián)”形式的T
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