信道糾檢錯編解碼

⑴ 題目，信道編碼和信源編碼有什麼不同，糾錯碼能檢錯和糾錯的原因

糾錯碼(error correcting code)，在傳輸過程中發生錯誤後能在收端自行發現或糾正的碼。僅用來發現錯誤的碼一般常稱為檢錯碼。為使一種碼具有檢錯或糾錯能力，須對原碼字增加多餘的碼元，以擴大碼字之間的差別 ，即把原碼字按某種規則變成有一定剩餘度（見信源編碼）的碼字，並使每個碼字的碼之間有一定的關系。關系的建立稱為編碼。碼字到達收端後，可以根據編碼規則是否滿足以判定有無錯誤。當不能滿足時，按一定規則確定錯誤所在位置並予以糾正。糾錯並恢復原碼字的過程稱為解碼。檢錯碼與其他手段結合使用，可以糾錯。

糾錯編碼又稱信道編碼，它與信源編碼是信息傳輸的兩個方面。它們之間存在對偶的關系。應用信道解碼直接對一些自然信息進行處理，可以去掉剩餘度，以達到壓縮數據的目的。
為了使一種碼具有檢錯或糾錯能力，必須對原碼字增加多餘的碼元，以擴大碼字之間的差別，使一個碼字在一定數目內的碼元上發生錯誤時，不致錯成另一個碼字。准確地說，即把原碼字按某種規則變成有一定剩餘度的碼字，並使每個碼字的碼元間有一定的關系。關系的建立稱為編碼。碼字到達收端後，用編碼時所用的規則去檢驗。如果沒有錯誤，則原規則一定滿足，否則就不滿足。由此可以根據編碼規則是否滿足以判定有無錯誤。當不能滿足時，在可糾能力之內按一定的規則確定錯誤所在的位置，並予以糾正。糾錯並恢復原碼字的過程稱為解碼；碼元間的關系為線性時，稱為線性碼；否則稱為非線性碼。檢錯碼與其他手段結合使用，可以糾錯。檢錯反饋重發系統（ARQ系統）就是一例。
在構造糾錯碼時，將輸入信息分成k位一組以進行編碼。若編出的校驗位僅與本組的信息位有關，則稱這樣的碼為分組碼。若不僅與本組的k個信息位有關，而且與前若干組的信息位有關，則稱為格碼。這種碼之所以稱為格碼，是因為用圖形分析時它象籬笆或格架。線性格碼在運算時為卷積運算，所以叫卷積碼。

⑵ 糾錯編碼的分類

1．自動請求重發（ARQ）
採用這種方法時，當接收端檢測到所接收的信息有錯以後，通過反向信道向發送端要求重發原信息，直到接收端認可為止，從而達到糾正誤碼的目的。這種方法的優點是糾錯編解碼設備簡單，但需要具備反向信道，且實時性較差。
2．前向糾錯（FEC）
前向差錯控制編碼的基本做法是在發送端被傳輸的信息序列上附加一些監督碼元，這些多餘的監督碼元與信息碼元之間以某種確定的規則相互關聯(約束)。接收端按照既定的關聯規則檢驗信息碼元與監督碼元之間的關系，一旦傳輸過程中發生差錯，則信息碼元與監督碼元之間的關系將受到破壞，從而可以發現錯誤，乃至糾正錯誤。具體說就是接收端對接收到的碼字施加一定的演算法，從而發現誤碼並予以糾正。這種方式的優點是不需要反向信道，糾錯編解碼的實時性較好。缺點是糾錯編解碼較復雜，且糾錯能力有限。
3．混合糾錯（HEC）
該方式是前兩種方式的結合。接收端對所接收的碼流中少量的誤碼可通過前向糾錯方式進行自動糾正；而對超過前向糾正能力的誤碼，但能檢測出來，則接收端通過反向信道請求發端重發，以此對錯碼加以糾正。
以上三種差錯控制方式可以用圖1來概括。無論採用那種糾錯方法，都要在原信息中插入冗餘碼才能實現糾錯或檢錯。由於前向糾錯方法簡單，不需要反向信道，且能實時實現。因此在實時圖像通信系統中，多採用前向糾錯的方法來進行對圖像信號和系統控制信號的差錯控制。
4．BCH糾錯編碼
實測表明，對圖像信息進行了BCH(511，493)的糾錯處理，通過增加4%的冗餘度信息可以將信道誤碼率由10－6改善到10－9，從而確保了圖像信息的可靠傳輸。
糾錯碼的實現框圖如圖2所示，圖像數據首先被分成一個個的493比特的數據組，組與組之間空18比特，有待於插入校驗位。圖像數據組進入BCH糾錯編碼單元，按照上述的BCH(511，493)的演算法，算出18位校驗位。延時單元主要的目的就是補償BCH編碼所花費的時間，使得經編碼輸出的校驗位和相應的數據剛好對齊，然後將兩者復合起來形成一路經BCH糾錯編碼的圖像信號送至多路復用單元和音頻、數據信號進行多路復用。
圖1差錯控制方式
圖2糾錯編碼框圖
在接收端，解碼器對圖像進行BCH解碼。在解碼電路中，解碼器根據18位校驗信號對相應的493點陣圖像信號進行驗算，如果圖像數據中有一位隨機誤碼，則通過這樣的校驗可以將它們自動糾正。如果有2位，則可以將它檢測出來。
5．比特交織
在實際應用中，還可以將比特交織和前向糾錯相結合，以期進一步提高糾錯能力，如圖3所示。FEC和編碼交織在分組前完成，在接收端通過反交織可以使突發錯誤分散開來，這樣，具有糾隨機錯誤能力的糾錯碼能糾突發錯誤，這在無線或分組視頻通信中特別有效。
圖3FEC和比特交織

⑶ 信道編碼都有哪些

1、信道編碼的種類主要包括：線性分組碼、卷積碼、級聯碼、Turbo碼和LDPC碼。

2、其中分組碼又分為：漢明碼，格雷碼，循環碼（BCH碼，RS碼，CRC循環冗餘校驗碼。

信道編碼，也叫差錯控制編碼，是所有現代通信系統的基石。

幾十年來，信道編碼技術不斷逼近香農極限，波瀾壯闊般推動著人類通信邁過一個又一個頂峰，信道編碼在發送端對原數據添加冗餘信息，這些冗餘信息是和原數據相關的，再在接收端根據這種相關性來檢測和糾正傳輸過程產生的差錯，這些加入的冗餘信息就是糾錯碼，用它來對抗傳輸過程的干擾。

(3)信道糾檢錯編譯碼擴展閱讀：

作用

數字信號在傳輸中往往由於各種原因，使得在傳送的數據流中產生誤碼，從而使接收端產生圖象跳躍、不連續、出現馬賽克等現象。

所以通過信道編碼這一環節，對數碼流進行相應的處理，使系統具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，可極大地避免碼流傳送中誤碼的發生。

誤碼的處理技術有糾錯、交織、線性內插等。

⑷ lte中信道編碼的作用是什麼

信道編碼的作用：信道編碼就是將信息序列變換成離散的編碼序列，稱之為碼，是為了抵抗傳輸過程中出現的各種干擾，使得系統具有了檢錯或糾錯的能力，由此可知，信道編碼是用來控制因雜訊在信息序列上引入的錯誤，所以也可以稱為差錯控制編碼，簡稱糾錯碼。

⑸ 信道編碼的糾錯碼的各種類型

卷積碼非常適用於糾正隨機錯誤，但是，解碼演算法本身的特性卻是：如果在解碼過程中發生錯誤，解碼器可能會導致突發性錯誤。為此在卷積碼的上部採用RS碼塊，RS碼適用於檢測和校正那些由解碼器產生的突發性錯誤。所以卷積碼和RS碼結合在一起可以起到相互補償的作用。卷積碼分為兩種：
(1)基本卷積碼:
基本卷積碼編碼效率為，η=1/2,編碼效率較低,優點是糾錯能力強。
(2)收縮卷積碼
如果傳輸信道質量較好，為提高編碼效率，可以采樣收縮截短卷積碼。有編碼效率為：η=1/2、2/3、3/4、5/6、7/8這幾種編碼效率的收縮卷積碼。
編碼效率高，一定帶寬內可傳輸的有效比特率增大,但糾錯能力越減弱。 1993年誕生的Turbo碼，單片Turbo碼的編碼/解碼器，運行速率達40Mb/s。該晶元集成了一個32×32交織器，其性能和傳統的RS外碼和卷積內碼的級聯一樣好。所以Turbo碼是一種先進的信道編碼技術，由於其不需要進行兩次編碼，所以其編碼效率比傳統的RS+卷積碼要好。
3.4GSM系統中的信道編碼
GSM系統把20ms語音編碼後的數據作為一幀，共260bit，分成50個最重要比特、132個次重要比特和78個不重要比特。
在GSM系統中，對話音編碼後的數據既進行檢錯編碼又進行糾錯編碼。如圖5所示。

首先對50個最重要比特進行循環冗餘編碼(CRC)，編碼後為53bit；再將該53bit與次重要的132bit一起進行約束長度為K=5，編碼效率為R=1/2的卷積編碼，編碼後為2(53+132+4)=378bit；最後再加上最不重要的78bit，形成信道編碼後的一幀共456bit。
3.5IS-95系統中的信道編碼
（1）正向鏈路上的信道編碼
在IS-95系統中，正向鏈路上是以不同的沃爾什(Walsh)函數來區分不同的物理信道的。在用沃爾什函數進行直接擴頻調制之前，要對話音數據或信令數據進行編碼效率R=1/2、約束長度為K=9的信道編碼。由於CDMA系統是受自身干擾的系統，各業務信道上的發射功率受到嚴格的限制。當系統中使用同一頻率信道的用戶較多時，對每個用戶而言，接收信噪比就降低。所以，CDMA系統的話音編碼被設計為多速率的。當接收信噪比較高時，採用較高速率的話音編碼，以獲得較好的接收話音質量；當接收信噪比較低時，就採用較低的話音編碼速率。較低速率的話音編碼數據經卷積編碼後，可進行字元重復。語音編碼數據速率越低，卷積編碼後字元可重復的次數越多，使得在較差信道上傳輸的信號獲得更多的保護。
（2）反向鏈路上的信道編碼
IS-95系統中，反向鏈路上是用不同的長偽隨機序列來區分不同的物理信道的。在用長偽隨機序列進行直接擴頻調制之前，要對語音數據或信令數據進行編碼效率R=1/3(速率集1)或R=1/2(速率集2)、約束長度為K=9的信道編碼。由於同樣的原因，語音編碼同樣被設計為多速率的。當接收信噪比較低時。可採用較低的話音編碼速率、字元重復的方法，提高在信道上傳輸時的抗干擾性能。 在實際應用中，比特差錯經常成串發生，這是由於持續時間較長的衰落谷點會影響到幾個連續的比特，而信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才最有效（如RS只能糾正8個位元組的錯誤）。為了糾正這些成串發生的比特差錯及一些突發錯誤，可以運用交織技術來分散這些誤差，使長串的比特差錯變成短串差錯，從而可以用前向碼對其糾錯，例如：在DVB-C系統中，RS(204,188)的糾錯能力是8個位元組，交織深度為12，那麼糾可抗長度為8×12=96個位元組的突發錯誤。
實現交織和解交織一般使用卷積方式
交織技術對已編碼的信號按一定規則重新排列，解交織後突發性錯誤在時間上被分散，使其類似於獨立發生的隨機錯誤，從而前向糾錯編碼可以有效的進行糾錯，前向糾錯碼加交積的作用可以理解為擴展了前向糾錯的可抗長度位元組。糾錯能力強的編碼一般要求的交織深度相對較低。糾錯能力弱的則要求更深的交織深度。
一般來說，對數據進行傳輸時，在發端先對數據進行FEC編碼，然後再進行交積處理。在收端次序和發端相反，先做去交積處理完成誤差分散，再FEC解碼實現數據糾錯。另外，從上圖可看出，交積不會增加信道的數據碼元。
根據信道的情況不同，信道編碼方案也有所不同，在DVB-T里由於由於是無線信道且存在多徑干擾和其它的干擾，所以信道很「臟」，為此它的信道編碼是：RS+外交積+卷積碼+內交積。採用了兩次交積處理的級聯編碼，增強其糾錯的能力。RS作為外編碼，其編碼效率是188/204（又稱外碼率），卷積碼作為內編碼，其編碼效率有1/2、2/3、3/4、5/6、7/8五種（又稱內碼率）選擇，信道的總編碼效率是兩種編碼效率的級聯疊加。設信道帶寬8MHZ，符號率為6.8966Ms/S，內碼率選2/3，16QAM調制，其總傳輸率是27.586Mbps,有效傳輸率是27.586*(188/204)*(2/3)=16.948Mbps,如果加上保護間隔的插入所造成的開銷，有效碼率將更低。
在DVB-C里，由於是有線信道，信道比較「干凈」，所以它的信道編碼是：RS+交積。一般DVB-C的信道物理帶寬是8MHZ，在符號率為6.8966Ms/s，調制方式為64QAM的系統，其總傳輸率是41.379Mbps,由於其編碼效率為188/204，所以其有效傳輸率是41.379*188/204=38.134Mbps。
在DVB-S里，由於它是無線信道，所以它的信道編碼是：RS+交積+卷積碼。也是級聯編碼。
下圖是DVB-T、DVB-C、DVB-S各自的信道編碼方式： 進行基帶信號傳輸的缺點是其頻譜會因數據出現連「1」和連「0」而包含大的低頻成分，不適應信道的傳輸特性,也不利於從中提取出時鍾信息。解決辦法之一是採用擾碼技術,使信號受到隨機化處理，變為偽隨機序列，又稱為「數據隨機化」和「能量擴散」處理。擾碼不但能改善位定時的恢復質量，還可以使信號頻譜平滑，使幀同步和自適應同步和自適應時域均衡等系統的性能得到改善。
擾碼雖然「擾亂」了原有數據的本來規律，但因為是人為的「擾亂」，在接收端很容易去加擾，恢復成原數據流。
實現加擾和解碼，需要產生偽隨機二進制序列（PRBS）再與輸入數據逐個比特作運算。PRBS也稱為m序列，這種m序列與TS的數據碼流進行模2加運算後，數據流中的「1」和「0」的連續遊程都很短，且出現的概率基本相同。
利用偽隨機序列進行擾碼也是實現數字信號高保密性傳輸的重要手段之一。一般將信源產生的二進制數字信息和一個周期很長的偽隨即序列模2相加，就可將原信息變成不可理解的另一序列。這種信號在信道中傳輸自然具有高度保密性。在接收端將接收信號再加上（模2和）同樣的偽隨機序列，就恢復為原來發送的信息。
在DVB-C系統中的CA系統原理就源於此，只不過為了加強系統的保密性，其偽隨機序列是不斷變化的（10秒變一次），這個偽隨機序列又叫控制字（CW)。
現在出現一種新的信道編碼方法。LDPC編碼。LDPC編碼是最接近香農定理的一種編碼。