电视原理课件第05章

随机信道是指数据流在其中传输时会 受到随机噪声的干扰，使高低电平的码元 在信道输出端产生电平失真，导致接收端 解码时发生码元值的误判决，形成误码。
(2) 突发信道
传输通道中常有一些瞬间出现的短脉 冲干扰，它们引起的不是单个码元误码， 而往往是一串码元内存在大量误码，前后 码元的误码之间表现为有一定的相关性。
5.1 概 论
5.1.1 信道编码的作用
信道编码一般有下列要求：(1)增加 尽可能少的数据率而可获得较强的检错和 纠错能力，即编码效率高，抗干扰能力强； (2)对数字信号有良好的透明性，也即传输 通道对于传输的数字信号内容没有任何限 制；
(3)传输信号的频谱特性与传输信道 的通频带有最佳的匹配性；(4)编码信号内 包含有正确的数据定时信息和帧同步信息， 以便接收端准确地解码；(5)编码的数字信 号具有适当的电平范围；(6)发生误码时， 误码的扩散蔓延小。
2.许用码组和禁用码组
信道编码后总码长为n的不同码组值 可有2n个。
3.编码效率
通常，将每个码组内信息码元数k值 与总码元数n 值之比η＝k/n称为信道编码
的编码效率，即
η＝k/n＝k/(k+r)
4.码重和码距
在分组编码中，每个码组内码元“1” 的数目称为码组的重量，简称码重。
5.最小码距与检错和纠错能力的关系
第5章 信 道 编 码
数字电视广播的目的是要将图像、声 音和数据等信息快速、实时、高质、可靠 地传输至接收端，供用户满意地收看、收 听。其系统组成可简要地以图5-1所示的方 框图表明。
图5-1 数字电视广播系统组成框图
5.1 概 论 5.2 差错控制编码 5.3 线性分组码 5.4 循 环 码 5.5 RS码(里德－索罗蒙码) 5.6 RS码纠错原理 5.7 交 织 码 5.8 卷 积 码 5.9 编码与调制相结合的卷积码(TCM)
数据“1”：Y(KT)=A＋n(KT)
数据“0”： Y(KT)=n(KT)
式中，K为0，1，2，…，N的正整数， T为码元的时间长度。
在接收端，设置了判决门限电平d(＝ A/2)以判定接收信号的数据值，判决准则 如下：
Y(KT)≥d判定数字信号为数据“1”； Y(KT)＜d判定数字信号为数据“0”。
其中，最主要的可概括为两点。其一，
附加一些数据信息以实现最大的检错纠错 能力，这就涉及到差错控制编码原理和特 性。其二，数据流的频谱特性适应传输通 道的通频带特性，以求信号能量经由通道 传输时损失最小，因此有利于载波噪声比 (载噪比，C/N)高，发生误码的可能性小。
5.1.2 信道模型
(1) 随机信道
3.混合纠错(HEC)方式
这种方式中，发送端发出的信息内包 含有给出检错纠错能力的监督码元，误码 量少时接收端检知后能自动纠错，误码量 超过纠错能力时接收端能通过反馈信道请 求发送端重发有关信息。
5.2.2 纠错码的分类
对具体的纠错码，可以从不同角度将 其分类，图5-6所示即为纠错码的分类情况。
图5-6 纠错码的分类
对于上述结论，可通过图5-9示明之。
图5-9最小码距与检错纠错能力间的关系
5.3 线性分组码
5.3.1 奇偶校验码
假设信息码组为a k a k –1 a k –2 ……a1 ，
令奇偶校验位为a
则奇校验和偶校验分别
0
满足下式：
奇校验 a k a k –1 a k –2 …… a 0 ＝1 偶校验 a k a k –1 a k –2 …… a 0＝0
最小码距d0的大小与信道编解码检错 纠错能力密切相关。
一般地，对于分组码，可得出以下三条关 于最小码距与检错纠错能力间关系的结论。
(1)在一个码组内为了检知e个误码，要求 最小码距应满足d0≥e+1;
(2)在一个码组内为了纠正t个误码，要求 最小码距应满足d0≥2t+1;
(3)在一个码组内为了纠正t个误码并同时 检知e个误码(e＞t)，最小码距应满足d0≥e+t+1。
(3) 混合信道
实际的传输通道通常不是单纯的随机 信道或突发信道，而是二者兼有，或者以 某个信道属性为主。
5.1.3 误码的产生及误码率
与信噪比的关系
1.
图5-2中给出一种不归零二元码传输过 程中受噪声影响产生误码的情况。
图5-2 二元码产生误码的情况
2.误码率与信噪比的关系
(1) 误码率
数字信号传输系统中，误码的轻重程 度通常以误码率(误比特率BER或误符号率 SER)衡量，它表示为单位时间内误码数目 占总数据数目的比例值。
纠错码按照检错纠错功能的不同，可 分为检错码、纠错码和纠删码三种。
纠错码按照误码产生原因的不同，可 分为纠随机误码的纠错码和纠突发误码的 纠错码两种。前者应用于主要产生独立性 随机误码的信道，后者应用于易产生差错控制编码的几个基
本概念
1.信息码元和监督码元
信息码元又称信息序列或信息位，是 发送端由信源编码给出的信息数据比特。 以k个码元为一个码组时，在二元码情况下， 总共可有2k个不同的信息码组。
不难理解，奇偶校验码可以检知奇数 个误码，而不能发现偶数个误码，故检错 能力有限。并且，编码后码组间最小码距 d0=2，所以没有纠错能力(参见上面的结论 (1))。
5.3.2
1.
上述的奇偶校验码是一种最简单的线 性分组码，以偶校验为例，编码后的每个 码组应满足下式：
a n –1 a n –2 …… a 0＝0
5.2 差错控制编码
5.2.1 差错控制编码的方式
1.反馈重发(ARQ，自动重发请求)方式
这种方式中，接收端发现误码后通过 反馈信道请求发送端重发数据。因此，接 收端需要有误码检测和反馈信道。
2.前向纠错(FEC)方式
这种方式中，发送端发送的数据内包 括信息码元以及供接收端自动发现错误和 纠正误码的监督码元。
(2) 误码率与信噪比的关系
设二元码数字信号为s(t)，信道产生 的噪声(平均值为零的高斯白噪声)为n(t)， 则数字信号经过信道传输后，在接收端的 输出信号y(t)为这两者的相加，即
y(t)=s(t)+n(t)(5-1)
假设二元码中对应数据“1”的电平为A， 对应于数据“0”的电平为0，则在噪声干 扰的情况下，数据“1”和“0”的输出为