信道编码方法

通信术语

信道编码方法是对信源或信源编码器的输出进行变换，以期达到或逼近信道编码定理理论结果的方法。香农的广义编码中包括纠错编、译码和调制、解调部分，但通常的信道编码仅指用于提高通信可靠性，即能检出和（或）纠正传输中出现错误的编码。

目的

信道编码的本质是增加通信的可靠性，或者说增加整个系统的抗干扰性。对信道编码有以下要求：1.透明性：要求对所传消息的内容不加任何限制；2.有纠错能力；3.效率高：为了与信道频谱匹配和具有纠错能力，通常要向原信号添加一些码，要求加入最少的比特数而得到最大的利益；4.包含适当的定时信息。在这些要求中，除编码的必须信息外，所作的处理主要有两条：一是要求码列的频谱特性适应通道的频谱特性从而使传输过程中能量损失最小，提高信噪比。减少发生差错的可能性；二是增加纠错能力，使得即便出现差错，也能得到纠正。

分类

单纯用于检错的编码称作检错码，用于纠错或纠检相结合的编码称作纠错码。作为信道编码主要方法的纠错码是1950年由R．W．汉明所开创的。按纠正错误的类型不同可有纠随机错误码、纠突发错误码、纠字节(byte)错误码和纠运算错误的算术运算码等；按构造方法的不同可分为分组码和树码两大类。

分组码

分组码将M个可能的符号序列分别映射成长为n的信道符号序列(码字）。映射规则满足线性关系的称为线性码，否则就称为非线性码。码字x与y之间对应位取不同值的码元个数定义为其间的汉明距离，以d(x，y)表示。码的最小距离，E是码字集合，以[n，M，d0]表示。线性码构成n维线性空间中的一个k维子空间，以(n，k，d0)表示。若子空间是循环的，则称为循环码，可用有限域中的多项式理论描述。分组码中最重要的结果都是由代数理论给出的，故又称作代数编码。用代数几何曲线构造分组码，称作代数几何码。

数码

树码具有树形结构，可用树形图描述。状态有限的树图可简并成格状图，称相应码为格状码或格图码。常用的时不变线性卷积码也可用格状图描述，因为可作可作为格图码中的一类。

将两个以上的码级连构成的码称作级连码，它具有更好的纠错性能且易于实现。两级级连码的内码和外码可分别选用不同的分组码或卷积码，并被广泛应用。

基本内容

信道编码研究的主要问题是码的性能限、如何设计码、如何译码。码的信息率R=logM/N，线性码时R=k/N，码的纠错能力为d0/N。二元分组码的R与d0/N的关系限如图所示。已找到的大多数分组码的渐近性能都不理想，随着码长N加大，保持

d0/N不变时其k/N→0，即有纠错能力时传信率将为零。反之当k/N不变时，d0/N→0，这说明无望实现编码定理的结果。而戈帕码、代数几何码为步出这一困境带来希望。卷积码也有类似的性能限。

译码

译码是纠错码的一个重要研究课题。常用的分组码译码法有R．E．勃拉赫特等提出的迭代算法、择多逻辑译码法、软判决译码法等，随着码长和纠错个数增大，译码复杂性都呈指数增长。卷积码虽没有像分组码那样有效的代数构码法，但译码的发展却很快，广泛采用的有择多逻辑、维特比、序列、堆栈存储等译码法。维特比算法可实现最大似然译码。序列和堆栈存储法可近似实现最大似然译码，且译码复杂性不是约束长度的指数函数。

信道编码已获得广泛实用，差错控制已成为通信系统设计中的一项标准技术。

展望

信道编码的发展趋势是调制和解调、信源编码和密码相结合。例如采用格状纠错码与正交调制相结合的TCM体制，采用格状纠错码与矢量量化相结合的TCQ体制，以及与加密、解密相结合的体制等。

信息论的通信系统框图中的编译码器曾被划分成许多子框去完成不同的使命，随着理论和技术的发展已有可能将其中某些部分合起来处理，信息处理定理指出，这样做可以减少信息损失、提高系统的性能。

全国各地天气预报查询

上海市

市辖区

云南省

临沧市

云南省

丽江市

云南省