深入浅出通信原理知识点7

第五章 信道编码与交织

信道编码与交织在通信系统中的位置：

信道编码的引入主要是为了解决数据在信道中传输时引入的误码问题。解决误码问题有两个办法：

•  　接收端在发现误码后，请求发送端对错误数据进行重传，称为后向纠错。ARQ就是一种后向纠错算法。

•  　发送端在发送数据时加入一定的冗余信息，以便在出现误码时接收端可以直接进行纠错，称为前向纠错。FEC就是一种前向纠错算法。

5.1 FEC（Forward Erro Correction）

一、重复码

将同一数据重复多次发送，这就是重复码。例如0->000,1->111。

接收端根据少数服从多数的原则进行译码

例如：

发送端将0编码为000发送，如果接收到的是001、010、100，就判为0

发送端将1编码为111发送，如果接收到的是110、101、011就判为1

注意：错两位时会导致译码出错

二、分组码

为了提高传输效率，将k位信息比特分为一组，增加少量多余码元，共计n位，这就是分组码。

分组中的（n-k）位多余码元是用于检错和纠错的，一般称为监督码元或校验码元，他只监督本码组中的k个信息比特

1.奇偶校验码

最简单的分组码就是奇偶校验码，监督码元只有一位

检错：收到1个码字，对所有位做异或，如果为0，正确；如果为1，错误

纠错：奇偶校验码只能检测奇数个错误，不能纠正错误

2.汉明码

汉明码可以检测两位错误，纠正1位错误

编码译码原理

3.卷积码

其编码器输出除了与本次输入有关外，还与之前输入的信息码元有关

一般用（n，k，K）来表示卷积码，其中：

n：编码器每次输出的码元个数；

k：编码器每次输入的信息码元个数，一般k=1；

K：约束长度，在k=1的情况下，表示编码器的输出与本次及之前输入的K个码元相关

编码译码原理以后有空写

卷积码的应用：

1.CDMA2000（百度百科资料CDMA2000）

2.WCDMA（百度百科资料WCDMA）

3.LTE（百度百科LTE）

5.2交织

一、交织

信道编码后的码字逐行写入交织寄存器中，再逐行读出并发送出去

二、去交织

接收到的数据逐行写入去交织寄存器，再逐行读出码字用于信道译码

在信道传输过程中如果出现了如图中所示的连续误码，去交织后，恢复出的第3、第4、第5、第6码字的第3码元出错，对于出错的几个码字来讲，每个码字只是错了1个码元，信道译码时很容易纠错。

5.3反馈重传

FEC结合交织可以在一定程度上解决误码问题，但不能彻底解决，要想彻底解决误码问题，还要借助反馈重传技术

一、ARQ（自动请求重传）

发送端发送具有一定检错能力的码，接收端发现出错后立即通知发送端重传，如果还是错，再次请求重传，直至接收到正确为止。

二、HARQ（混合自动请求重传）

是FEC和ARQ的结合，发送端发送具有一定检错和纠错能力的FEC码，接收端发现出错后，尽其可能进行纠错，纠正不了，则立即通知发送端重传、如果还是接收错误，再次请求重传，直至接收正确为止。

三、HARQ+ARQ

尽管HARQ的性能是优于ARQ的，但如果单纯使用HARQ重传，会导致解调门限大大提高。这是因为：重传次数一般都要受到最大重传次数的限制，要满足最恶劣信道条件下在达到最大重传次数之前能将数据传输正确，对解调门限提出了很高的要求。为了降低对解调门限的要求，移动通信系统中一般将二者结合起来使用。

利用HARQ重传将误码控制在一定水平，残留一部分误码给ARQ进行重传，这样系统性能可以达到最优。