编码原理及其在WCDMA系统中的应用



信息论中从信源到信宿的消息传送，需要经过信源编码、信道编码，信源编码的主要作用是提高传送数据的有效性，信道编码主要作用为提高信道传输的可靠性(纠错能力)。简单理解下编码理论在实际WCDMA系统中的应用，信源编码最直接的为AMR(语音编码)，主要关心物理层数据处理流程中的信道编码；信道编码基础包括分组码技术和卷积码技术。

一、系统中使用的编码方式

分组码和卷积码两种技术的主要差别：分组码是将数据作为一组，k个bits输入，产生n个bits输出；而卷积码是按照比特流的方式进行工作的，码率定义为R=k/n。

关于分组码的使用：

--W系统中TFCI/CQI的编码方式理解上应该属于线性分组码，TFCI采用(32,10)的RM编码方式，至少保留30比特的编码后的速率发送；CQI采用(20，5)的线性编码。

--在压缩模式下，需要至少保证发送编码后TFCI的30比特，如果物理信道的能力足够则按次序进行repeat。

--TFCI采用Reed-Muller编码，根据差错编码控制理论，如果一种编码具有纠e个错的能力，那么这个码的任意两个码字之间的最小距离就要大于2e。

关于卷积码的使用：

--两种码率的卷积码：1/2和1/3,线性约束长度为9；

--Turbo编码(1/3码率)；Turbo属于一种递归型系统卷积码(RSC , Recursive Systematic Convolutional ),有两个编码单元级联，每个编码单元都是卷积码，中间采用交织器分隔，所以又称为并行级联卷积码( PCCC,Parallel Concatenated Convolutional Code)。

二、关于译码算法

RM解码方式

--搜索匹配算法译码、快速哈达玛变换等算法；

卷积码的译码 -- 维特比译码

--(VA算法)的方法是用来完成卷积码最大似然译码的巧妙方法。可分为硬判决译码和软判决译码两种。

--硬判决译码：找到汉明距离最小的网格路径。(汉明距离：简单理解二进制串中不相同的比特位的数目。汉明重量：码字矢量中包含的1的数量。)

--软判决译码：找到最大似然度量值得网格路径。

--卷积码可以用网格图表示；网格图表示了不同深度的比特输入与状态装换关系。对于实际解码的实现需要追溯网格图深度节点的度量值，追溯的深度影响资源开销(如存储空间)，实际实现中需要综合考虑。

Turbo的译码

--同样turbo的译码具有两类译码，有是否交织区分开。而译码的软输出，可以作为之后译码可靠性的判决依据。如此重复迭代，而迭代的次数在一定范围内会影响解码的性能。错误概率性能随着迭代次数的增加会提高，而性能最终趋近于一个地板值。

--所以实际中迭代次数并非越多越好，可能性能无法增加的同时，带来额外解码时间的开销。