移动通信原理第8次课-线路编码和信道编码共22页文档
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1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
移动通信原理第8次课线路编码和信道编码
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
现代通信原理(乔延华)课件 (8)
接收端的检错电路如图8－3(b)所示,当一个接收码字B 完全进入5级移位寄存器内, 开关S立即接通,从而得到检错信 号 M =b4+b3+b2+b1+b0。如果接收码字B 无错,即 B=A,则 M =0;如果接收码字B 有单个(或奇数个)错误,则 M =1。
这种码属于非线性分组系统码,检错能力很强,除了“1” 错成“0”和“0”错成“1”成对 出现的差错之外,能检测出 所有形式的错误。
第8章 信道编码
8.4 线 性 分 组 码
8.4.1 基本概念 分组码是一组固定长度的码组,可表示为(n,k),通常它用
于前向纠错。在分组码中, 监督位被加到信息位之后,形成新 的码。在编码时,k 个信息位被编为n 位码组长度,而 n-k个监 督位的作用就是实现检错与纠错。当分组码的信息码元与监 督码元之间的关系为 线性关系时,这种分组码就称为线性分 组码。
态,两位二进制编码可表示4 种不同的状态,三位二进制编码 可表示8种不同的状态,n 位二进制编码可表示2n 种不同 的状 态。在n 位二进制编码的2n 种不同的状态中,能表示有用信 息的码组称为许用码组, 不能表示有用信息的码组称为禁用 码组。
第8章 信道编码
8.2.5 码重、 码距及检错、 纠错能力 1.差错控制编码的相关度量 码长:码字中码元的数目。 码重:码字中非0数字的数目。对于二进制码来讲,码重 w
第8章 信道编码
目前,我国电传通信中普遍采用3∶2码,该码共有 C35=10 个许用码字,用来传送10 个阿拉伯数字,如表8－2所示。这种 码又称为5中取3恒比码。因为每个汉字是以四位十 进制数 来表示的,所以提高十进制数字传输的可靠性,就等于提高汉 字传输的可靠性。实 践证明,采用这种码后,我国汉字电报的 差错率大为降低。
信道编码原理
N次扩展信道的传递矩阵
1 P 2
rN
1 p(1 1) p(1 2 )
p(1 rN )
2
p(2 1)
5.2.2 平均错误概率
1. 译码规则（译码函数）
依据一定的判决准则设计一个单值函数
F(bj ) ai (i 1,2,...,r; j 1,2,...,s)
使每一种可能的输出符号bj(j=1,2,…,s)与一个惟一的输入符号ai(i=1,2,…,r) 一一对应。函数F(bj)=ai即为译码函数或译码规则。
2°突发错误: 在有记忆信道中，数据流中一个错误的发生 , 带来一连 串错误的发生。
3°混合差错
2）信道编码分类：
纠独立随机差错码、纠突发差错码和纠混合差 错码。
3）信道编码的基本思路：
根据一定的规律在待发送的信息码中加入一些多 余的码元，以保证传输过程的可靠性。其任务就是 构造出以最小多余度代价换取最大抗干扰性能的 “好码”。
j 1
j 1
s
s
p(bj ) p(bj )P F (bj ) ai bj
j 1
j 1
s
1 p(bj )P F (bj ) ai bj
j 1
注：
（1）平均错误译码的概率Pe：表示在信道输出端每收到一个符号其产生错误 译码的可能性的大小。
（2）平均错误译码的概率Pe可作为信道传输可靠性的衡量标准； （3）平均错误译码的概率Pe取决于信道输出随机变量的概率空间P(Y)、信道 的后验概率分布P(X|Y)以及译码规则；
移动通信原理第8次课-线路编码和信道编码
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• 两种线路码的功率谱密度
7.1.2 线路编码 1、差分码 • 对于用电位高低来表示0和1的绝对电位码来 说，当收发端的极性颠倒时，收端判定的码流 序列将与发端的完全相反。 • 差分码又叫相对码。与绝对码不同，差分码是 用脉冲电位的跳变来表示1，脉冲电位保持不 变表示0。即使收发端的极性搞颠倒，收端判 定的码流序列也将与发端的完全一样。 • 用线路编码器产生差分码时，必须预先给定一 位前置码，如图中虚线所示。前置位的电位高 低不同，码型取反，但是译码结果相同。 • 差分码的频谱与变换前的基带原码一样。 线路码
7. 2.4 Turbo码 • 将卷积码经过交织后就得到Turbo码。 • 交织编码可以纠正数据中的突发差错，卷积 码可以纠正数据中的随机差错，因此，Turbo 码既可以纠正数据中的随机差错，又可以纠 正数据中的突发差错。适合对时延要求不严 格的应用。 • 例如，我们可以将前面（3，1）卷积码产生 的码序列111，100，010，011，101交织后生成 Turbo码。 • 首先，将卷积码序列分成一个3×5矩阵： • 1 1 1 1 0
• 与基带信号相对应的是频带信号。用基带信号 对余弦载波信号的幅度、频率和相位进行调制 就得到数字调制信号。数字调制信号是频带信 号，其功率谱密度与基带信号的相同，对称分 布在载波频率的两侧。 • 基带信号又可以分为基带原码(Baseband Source Code)和线路码(Line Code)。 1、基带原码 • 基带原码是由数字信号源输出的原始脉冲信号 序列。例如，传感器输出的脉冲信号、PCM信 号和波形与参数混合编码器等A/D转换器输出 的信号。基带原码常见码型如下图。
对线路码码型的要求如下： ① 频谱中没有直流分量和只有很少的低频分量。 ② 码流中 “1”和“0”的出现概率相同,各占50%， 与它们在信源中出现的统计规律无关。 ③ 码流含有定时信息。 ④ 码流含有检错和纠错信息。 ⑤ 码元携带的信息量大，频带利用率高。 ⑥ 线路编译码方法简单。
信道编码定理PPT教学课件
第8章
在数字通信系统中，信道的传输特性和传输过程 中噪声的存在是影响通信性能的两个主要因素。人们 总是希望在一定的传输条件下，达到最好的传输性能， 最佳接收就是在噪声干扰中如何有效地检测出信号。
所谓最佳是在某种标准下系统性能达到最佳，最 佳接收是个相对的概念，在某种准则下的最佳系统， 在另外一种准则下就不一定是最佳的。在某些特定条 件下，几种最佳准则也可能是等价的。
最小汉明距离译码
汉明距离 d(x,y), x,y中 分量不同的数目
码字先验等概 K元对称信道
p(i | i) 1 p p( j | i) p /(K 1)
最小汉明距离译码
N
ln p( y | xm ) ln p( yi | xmi ) n1 p
d ( y, xm ) ln K 1 (N d ( y, xm ))ln(1 p) N ln(1 p) d ( y, xm ) ln[(1 p)(K 1) / p]
1
j
e
jT 2
1e jt0
h(t) s(t0 t)
hs(t))
1
hs(tt))
1
0
T
Tt
2
(a)
so(t)
T 2
0
T
Tt
2
(b)
O
T
T
3T t
2
2
(c)
图8-3 信号时间波形
取t0=T，则有
H ()
1
j
e
jT 2
1e jT
h(t) s(t0 t)
(2) 匹配滤波器的输出为
s0 (t) R(t t0 ) s(x)s(x t t0 )dx
滤波器输入 滤波器输出
数字通信中的信源编码和信道编码【精选文档】
数字通信中的信源编码和信道编码摘要：如今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中,信息的传输及通信起着支撑作用.而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。
本论文根据当今现代通信技术的发展，对信源编码和信道编码进行了概述性的介绍。
关键词：数字通信；通信系统;信源编码；信道编码Abstract：Now it is an information society。
In the all of information technologies，transmission and communication of information take an important effect。
For the transmission of information，Digital communication has been an important means。
In this thesis we will present an overview of source coding and channel coding depending on the development of today’s communica tion technologies.Key Words：digital communication; communication system; source coding; channel coding1.前言通常所谓的“编码”包括信源编码和信道编码。
编码是数字通信的必要手段。
使用数字信号进行传输有许多优点, 如不易受噪声干扰，容易进行各种复杂处理，便于存贮，易集成化等。
编码的目的就是为了优化通信系统.一般通信系统的性能指标主要是有效性和可靠性.所谓优化，就是使这些指标达到最佳。
除了经济性外，这些指标正是信息论研究的对象.按照不同的编码目的，编码可主要分为信源编码和信道编码。
在本文中对此做一个简单的介绍.2.数字通信系统通信的任务是由一整套技术设备和传输媒介所构成的总体—-通信系统来完成的.电子通信根据信道上传输信号的种类可分为模拟通信和数字通信.最简单的数字通信系统模型由信源、信道和信宿三个基本部分组成.实际的数字通信系统模型要比简单的数字通信系统模型复杂得多。
信道编码课件
编码系统模型下的数字序列变换
信息序列：mi=[mi1 , mi2 ,…, mik]
编码
编码后的发送序列：Ci=[Ci1 , Ci2 ,… , Cin] 信道（干扰） 受到干扰后的接收序列：ri=[ri1 , ri2 ,…, rin]
发 送 端 接 收 端
21
译码
信息序列：m’i=[m’i1 , m’i2 , … , m’ik]
2013-7-11
1.2 错误类型与信道模型
离散无记忆信道（Discrete Memoryless Channel, DMC）
P(y0/x0) P(y0/x1) x0 P(y1/x0) P(y /x0) P(y21/x1) x1 P(y2/x1) P(yQ-1/x0) . . P(yQ-1/x1) . xq-1 y0 y1
2013-7-11
1.1 用于可靠传输和存储数据的编码 ——编码系统模型
信源 m 编码 c 信道
噪声干扰
r
m′ 译码 信宿
三点说明： 1.不可无限的增加冗余码 2.尽可能的重现m，即 使m′尽量接近m 3.编译码算法易实现，设备费用尽量低
研究各种编码和译码方法是信道编码所要解决的问题。
2013-7-11 22
2013-7-11
28
1.2 错误类型与信道模型
吉尔伯特模型：
1-Pgb Good Pgb Bad Pbg 1-Pbg
两个状态：Good，Bad 某一时刻，信道处于两种状态之一 三个主要参数：
Pgb：信道由Good状态转到Bad状态的概率 Pbg：信道由bad状态转到Good状态的概率 2013-7-11 Pe ：信道处于Bad状态下的误码率
发送端
干扰
信道编码基础知识
信道编码基础知识培训讲义信道编码,也叫差错控制编码,就是所有现代通信系统得基石。
几十年来,信道编码技术不断逼近香农极限,波澜壮阔般推动着人类通信迈过一个又一个顶峰。
5G到来,我们还能突破自我,再创通信奇迹吗？所谓信道编码,就就是在发送端对原数据添加冗余信息,这些冗余信息就是与原数据相关得,再在接收端根据这种相关性来检测与纠正传输过程产生得差错。
这些加入得冗余信息就就是纠错码,用它来对抗传输过程得干扰。
1948年,现代信息论得奠基人香农发表了《通信得数学理论》,标志着信息与编码理论这一学科得创立。
根据香农定理,要想在一个带宽确定而存在噪声得信道里可靠地传送信号,无非有两种途径:加大信噪比或在信号编码中加入附加得纠错码。
这就像在嘈杂得酒吧里,酒喝完了,您还想来一打,要想让服务员听到,您就得提高嗓门(信噪比),反复吆喝(附加得冗余信号)。
但就是,香农虽然指出了可以通过差错控制码在信息传输速率不大于信道容量得前提下实现可靠通信,但却没有给出具体实现差错控制编码得方法。
人类在信道编码上得第一次突破发生在1949年。
R、Hamming与M、Golay提出了第一个实用得差错控制编码方案。
受雇于贝尔实验室得数学家R、Hamming将输入数据每4个比特分为一组,然后通过计算这些信息比特得线性组合来得到3个校验比特,然后将得到得7个比特送入计算机。
计算机按照一定得原则读取这些码字,通过采用一定得算法,不仅能够检测到就是否有错误发生,同时还可以找到发生单个比特错误得比特得位置,该码可以纠正7个比特中所发生得单个比特错误。
这个编码方法就就是分组码得基本思想,Hamming提出得编码方案后来被命名为汉明码。
汉明码得编码效率比较低,它每4个比特编码就需要3个比特得冗余校验比特。
另外,在一个码组中只能纠正单个得比特错误。
M、Golay先生研究了汉明码得缺点,提出了Golay码。
Golay码分为二元Golay码与三元Golay码,前者将信息比特每12个分为一组,编码生成11个冗余校验比特,相应得译码算法可以纠正3个错误;后者得操作对象就是三元而非二元数字,三元Golay码将每6个三元符号分为一组,编码生成5个冗余校验三元符号,这样由11个三元符号组成得三元Golay码码字可以纠正2个错误。
第信道编码定理PPT课件
收到1时译成1，那么译码错误
1
1 - pb
1
概率为0.9。
• 反之，如果规定在接收到符号0 时译成1；接收到1时译成0，则 译码错误概率为0.1。
二元对称信道
• 可见，错误概率既与信道统计特
5
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无记忆二进制对称信道（BSC）
消息
码字 c
m 信源编码 ci{0,1}
二进制信道 p(r/c)
定义6.1.2 选择译码函数F( y j ) x*,使之满足条件
p x * y j p xi y j 对i
则称为最大后验概率译码准则. 最大后验概率译码准则是选择这样一种译码函数, 对于每一个输出符号y j , j 1, 2,..., m,均译成具有最大
后验概率p xi y j 的那个输入符号x *.则信道译码
的，因此要讨论选择译码规则的准则，这些准则总的
原则是使译码平均错误概率最小。
10
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1、译码平均错误概率
•
若 则
译 信
码 道
规则为 输出端
接F收(y到j ) 符x号i ,i
1, 2, yj时，
, n; j 1, 2, 一定译成
x
,m i。
，
• 如果发送端发的就是xi，这就是正确译码，因此条
• 有线通信中的如调制解调器、电缆等全体；
4
• 互联网的多个路由器、第节4页点/共、53电页缆、低层协议等全体；
错误概率和译码规则
• 考虑一个二元对称信道，单符号
错误传递概率是pb=0.9，其输入 符号为等概率分布。
0
1 - pb
0
pb
• 如果规定在信道输出端接收到符
通信行业信道编码的基本原理.pptx
9.5.3卷积码的几种译码方法
卷积码有三种主要的译码方法：序列译码、门限译码和最大似然
译码。1957年伍成克拉夫(Wozencraft)提出了一种有效的译码方 法，即序列译码。1963年梅西(Massey)提出了一种性能稍差，但比 较实用的门限译码方法。1967年维特比(Viterbi)提出了最大似然译
监督矩阵
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
二、多项式表示
《通信原理课件》
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9.5.2卷积码的图形描述
以图9-6所示的（3， 1， 2）卷积码编码器为例来说 明其工作过程。假设移位寄存器的起始状态全为零。当第 一个输入比特为“0”时，输出的子码为000；若当第一个 输入比特为“1”时，输出的子码为111。当输入第二比特 时，第一比特右移一位，此时的输出比特显然与当前输入 比特和前一输入比特有关。当输入第三比特时，第一比特 和第二比特都右移一位，此时的输出比特显然与当前输入 比特和前二位输入比特有关。当输入第四比特时，第二比 特和第三比特都右移一位，此时的输出比特与当前输入比 特和前二个输入比特有关，而这时第一比特已经不再影响 当前的输入比特了。编码器在移位过程中可能产生的各种 序列，可用树状图来描述。
9.4.4 循环码的编码和译码电路 循环码最引人注目的特点有两个：一是
由于循环码有许多固有的代数结构，从而 可以找到各种简单实用的译码方法；二是 用反馈线性移位寄存器可以很容易地实现 其编码和监督子的计算。
《通信原理课件》
一、循环码的编码电路
《通信原理课件》
图 9-4 （7，4）循环码的编码电路
《通信原理课件》
《通信原理课件》
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第8章 信道编码(北京交通大学通信原理专业课 课堂资料)
第8章信道编码知识点基本内容：通过第1章了解信道特征和仙农信道容量公式基本概念基础上，主要介绍波形编码和分组码、循环码以及卷积码等的基本编解码方法及评价。
知识点及层次(1) 波形编码——主要认识基于正交的哈德玛正交码的特性。
(2) 基于汉明距离的差错控制定理（掌握）。
(3) 线性分组码(n，k)码的结构、编码方法、解码、检纠错计算（掌握）。
(4) 循环码的构成特征及编、解码方法（掌握），以及CRC、R-S、BCH码的特征（了解）。
(5) 卷积码的基本特征（熟悉概念），TCM（一般认识）。
第9章信道编码返回本章信道编码包括波形编码和差错控制码，都属于抗干扰码，目的在于提供较佳的信号设计，以匹配信道特性，减少误差概率，重点是分组码与卷积码两大类，同时也简单提出了编码与调制结合的TCM码。
1.正交（波形）编码本章给出了几种正交码规则及其特征，多数具有一定冗余位，因此具有一定抗干扰能力。
2.（n,k）分组码从奇、偶校验与差错控制定理入门，建立了（n,k）分组码编解码思路。
（1）一般信源编码k位信码事先给定（2）可根据信道特征提出误差率指标，由纠错定理和汉明界限，取得加入满足要求的冗余位r=n-k（3）谨慎设计n-k=r个独立线性方程，并均由信码模2加构成，然后抽出系数得到H（4）由H得到G，由信息码组与G计算，G中k行码字以外的其他码字。
（5）接收伴随式纠错3.(n,k)循环码是(n,k) 分组码的一个子类码，具有很多相同特点。
（1）编码，首先给出已知信码位数k，由目标与差错控制能力要求，可得适用的最小码长n。
（2）接收伴随多项式（3）循环码的几个子类码4.卷积码卷积码是已得到广泛应用的纠错编码，首先在卫星系统使用，中速modem最高位利用了（2，1）卷积码进行保护。
卷积码能力取决于约束长度N，使用中往往在速率与误比特率间权衡。
第八章差错控制返回8.10.1 差错控制概念8-2 BSC信道错误转移概率为，为了提高二元码传输可靠性，现采用重复码，接收时按“后验概率择大”规则判决。