信道编码技术及电子系统工程应用的探讨论文

Word第第页信道编码技术及电子系统工程应用的探讨论文随着信息及信号传输技术的进展，应用电子领域也随之扩大并得到进展。通过对信源编码、信道编码、编码的方法，以及对压缩后的信息进行纠错编码，以抗击信道、网络及传输过程的误码或数据丢失，即信道编码问题的系统熟悉与理解对实际工程应用具有重要的意义。从电子系统工程的应用角度，对相关学问的理解与应用体会更为深刻。在此，就实际应用中贯穿其中的相关学问及带来的思索与启发扼要介绍。

一、信道编码理论及编、译码问题

衡量任何一个信号通信系统性能优劣的基本因素是有效性和牢靠性，有效性是信道传输信息的速度快慢，牢靠性是信道传输信息的精确程度。在数字通信系统中，信源编码是为了提高有效性，信道编码是为了提高牢靠性，而在一个通信系统中，有效性和牢靠性是相互冲突的，也是可以互换的。我们可以用降低有效性的方法提高牢靠性，也可以用用降低牢靠性的方法提高有效性。而纠错编码，即信道编码问题是重点。

(一)编、译码问题

信道编码是以香农其次定理和香农第三定理为理论支持。在错误掌握编码方面，主要是纠错线性分组码与非分组的卷积码。对于线性分组码，采纳增加冗余码作为监督码，这样编出的码具有肯定的检错和纠错力量。在译码方面，依据最大似然法译码，推断码的汉明距离，找到汉明距离最小的码，那就是在发送端传输过来的码。编码是一个比较抽象的概念，采纳矩阵的描述方式表示编码，将输入的信息序列与生成矩阵相乘，那么就可以得到编码后的符号。在译码方面，通过奇偶校验矩阵就可以检测译码是否正确。

(二)关于卷积码

卷积码是编码不一样的领域，由于这种码在判决时用到过去的信息，也就是说，它是需要记忆的。这也就是卷积码得名的由来。卷积码的编码器由一个移位寄存器和相关规律电路组成，对每一个进入的信息帧，编码器都产生一个码字帧。当然，还可以画编码器的状态图，比较直观表示编码器依据输入状况而改变。依据状态图可画出网格图;由网格图很简单地知道卷积码的距离，这是卷积码译码的一个根据。卷积码用一个生成多项式矩阵表示，在编码方面极为便利，编码操作可以简洁地描述为信息量矩阵与生成矩阵的乘积。而更加严谨、便利地表达，则需要生成函数。通过修改状态图，很简单得到生成函数。对生成函数的级数绽开，可以很直观地得到汉明距离和输入路径的信息，最终还可以知道给定汉明距离全零路径的数量。

(三)Turbo码和LDPC码

Turbo码与LDPC码是两种性能接近香农极限的信道编码。Turbo码在低信噪比的状况下，性能比其他编码要好。Turbo码的优良性能在非实时数据通信方面被广泛采纳。Turbo码是分组码和卷积码的“准”混合物。Turbo码有并行级联卷积码、串行级联卷积码和混杂级联卷积码三种不同的排列。由于有交织器的存在，所以编码器的纠错力量很好。LDPC码是一类可以用特别稀疏的校验矩阵或二分图定义的线性分组码，其特点是：译码算法具有线性冗杂度可采纳并行迭代方式，具有译码自校验特性，在高信噪比条件下能有效降低译码冗杂度，提高误比特率性能;可以满意高性能信号通信要求。LDPC码以最低的冗杂度供应了最好的性能。这意味着在同等性能状况下，LDPC码的冗杂度只有Turbo码的1/4。与Turbo码相比，LDPC码尤其是非规章LDPC码具有特别杰出的性能，优于迄今为止已知的其它编码方式。LDPC码与其它编码相比还有一些独特的优点：译码可以完全并行，因此可以获得更高的译码速度;译码器的冗杂度大幅降低;译码是可验证的;非规章LDPC码具有自然 的不等错误爱护力量。

二、从信道编码定理看编、译码方法的进展

(一)信道编、译码方法的多样性

信道编码的'核心是“纠错”;信道编、译码的最终目的是实现信道与信号通信系统在牢靠性指标下的优化。其方法是纠错编码，即抗干扰编码。奇偶校验码是一种检错分组码;由此原理派生出改良的：水平奇偶校验码、垂直奇偶校验码、群计数码等。定比码是一种只能发觉错误的简洁检错码，且需通过反向信道系统方能实现抗干扰。而重复码是前向纠错码，也是一种最简洁的纠错码，实际应用较广泛。而由汉明码引出的线性分组码是一种具有线性代数关系的编码。在实际应用中，为得到盼望的码长和信息位长度，将信息位缩减而得到原码的缩短码。在汉明码的基础上增加一位监督元，则产生增余汉明码或扩展汉明码，使纠错力量得到提高。而由完备码产生的完备译码、非完备译码，则反映了分组码的纠错力量是全部用于纠错，还是部分纠错检错。循环码是线性分组码中重要的一类码，从应用角度其编码与译码电路较为简洁，易于实现;且编、译码方法便利、成熟。

(二)信道编、译码方法的进展过程与启示

不难看出，信道编码的方法是丰富多彩的。也是渐进进展，逐步完善的过程。由此可见，理论指导是进展的方向。对信道编码的理论支撑及方向的指引，使得信道编码方法沿着丰富而日臻完善、接近而趋于极限的方向进展。从这一进展过程可以看出，任何一种新的或衍生的方法，都是有局限性的。但这种局限和不完善性，并不会阻碍新的方法的产生和进展。旧的冲突解决的同时，新的冲突又会消失。正如，纠错检错力量的提高，对信息进行错误爱护，以抵挡信道或网络等信息传输过程的干扰所产生的误码或数据丢失的同时，也将使编码及信息传输效率降低。由于信道编码增加了数据量，其结果只能是以降低传送有用信息码率为代价。因此，不同的编码方式，其纠、检错的力量不同，编码效率(信息传输效率)也有所不同。

三、从工程应用实例看理论支撑点

(一)智能住宅小区建设中信道编码技术的应用

在工程中首次接触的，应用于数字电视地面广播(DTTB)的编码调制方案中，涉及到：以多级分组乘积码代替传统的串行级联编码结构，提高了频谱效率;同时采纳一种多辨别率星座图，可在一个DTTB信道中供应3种级别的服务.在接收端采纳基于MAX—LOG—MAP准则的迭代Turbo译码算法以获得牢靠接收。仿真结果说明，在视觉门限BER=3×10-6处，高优先级码流的比特信噪比约为7dB，适用于高牢靠性的服务.中优先级和低优先级码流可支持室外固定接收。由此，也加深了对并行级联卷积码的反馈迭代结构的理解。

(二)网络编码与网络平安

在网络工程中，接触到多址信道中联合网络编码和信道编码的设计方案。该方案利用LDPC码和网络编码的线性特性以及软输入软输出模块设计，不仅削减了编译码的冗杂度，而且提高了编译码效率。同时，了解了网络——信道编码分别定理，以及该定理成立的条件，即当网络中的信道是确定型广播信道时，分别定理不成立。而信道平安编码与网络平安编码同样重要，又有所区分。信道编码问题，其核心是对传送的信息进行错误爱护，以抗击信道或网络等信息传输媒介所带来的误码或数据丢失。而网络中的通信平安是网络编码讨论的重要课题之一，网络平安编码更侧重于网络使用者信息及使用的平安层面。网络编码技术的进展可以大幅度提高网络的吞吐量。

四、结束语

专业技术的专长与拓展并存，这是专业技术进展的必定趋势。身处信息时代，信息科学是讨论信息的猎取、传输以及应用的科学，是信息资源与技术开发及其推广应用的理论基础，是信息技术及信息产业的核心。通信工程、电子信