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微波与卫星通信第五章 编码与信号处理技术
可见每个监督码元是本码组中某些信 息码的模2加之和,换句话说每个信息码元 将受到几个监督码元的多重监督。
从中我们可以得出这样的结论,(n,k) 分组码的监督位只能监督本码组中各信息 码元,而对本码组之前以及之后的码组不 够成监督关系。
(3) 监督码的形成与检测
例如已知一个(7,4)分组码的4个信 息码元(a6 a5 a4 a3)= (0110), 那么根据 式(5-1)可求出(a2 a1 a0)=(011), 这样就构成(7,4)分组码的一个码组(a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0)= (0110 间的约束关系分:分组码、卷积码。
分组码:将每k个信息码元分为一组, 然后按一定的规律产生r个监督码元,那么 分组码的长度n = k+r, 通常用符号(n,k) 表示。在分组码中,监督码元仅监督本码 组中的信息码元。
卷积码:每组的监督码元不但与本组 码的信息码元有关,而且还与前面若干组 信息码元有关,即不是分组监督,而是每 个监督码元对它的前后码元都实行监督。
5.2.2 分组编码与交织技术
1.线性分组码
线性分组码是指将每k个信息码元分为 一组,然后按一定的规律产生r个监督码元, 那么分组码的长度n = k+r,其中分组码的 监督位与信息位之间呈现线性关系,即可 以用一组线性方程来描述。
分组码的结构如下: an-1,an-2,….,ar,ar-1,ar-2,…., a0
检错重发也称为自动请求重发 (ARQ),它是指在接收端检测到接收信 息出现差错之后,通过反馈信道要求发送 端重发原信息,直到接收端得到正确信息 为止,从而达到纠错的目的。
(3) 使用FEC和ARQ技术的混合方式
在此种方式中,当接收端检测到所接 收的信息存在差错时,只对其中少量的错 误自动进行纠正,而超过纠正能力的差错 仍通过反向信道发回信息要求重发此分组。
第五章 编码与信号处理技术
主要讲述的内容: ① 信源编码与信道编码技术; ② 信号处理技术:数字话音内插 (DSI)技术和回波控制技术。
5.1
信源编码技术
5.2
信道编码技术
5.3
信号处理技术
5.1 信源编码技术
所谓信源编码指首先将话音、图象等 模拟信号转换成为数字信号,然后再根据 传输信息的性质,采用适当的编码方法。 为了降低系统的传输速率,提高通信系统 效率,就要对话音或图象信号进行频带压 缩传输。
在数字系统中所采用的话音信号的基 本编码方式包括三大类:波形编码、参数 编码和混合编码。
在表5-1中给出一些微波与卫星系统中 所采用的语音编码情况。
5.2 信道编码技术
信道编码是指在数据发送之前,在信 息码中每隔一定的比特增加一些冗余比特 以此作为监测码元或检验码元,这样当出 现误码时,可供接收端进行纠错或检出错 误信息,以克服传输中由干扰、衰落、噪 声等因素造成的影响。
a 2 a 6 a 5 a 4 a1 a 6 a5 a3 a a a a 6 4 3 0
(5-1)
其中 代表模2加。 例如第一个方程 (1 0 0) =(1 1 1)+ (1 1 0)+ (1 0 1) (1 1 1) (1 1 0) + (1 0 1) 100
● 由于系统中的信号传输环境非常恶 劣,时常会遇到雨、雾等不利气候条件的 影响,因此要求信源编码的算法本身具有 较好的抗误码性能,以保证话音传输质量;
● 不同的压缩编码方式所采用的基本 算法不同,程序实现的复杂程度也不相同, 应选用复杂程度适中的算法和程序,便于 电路的集成化。
5.1.2 微波与卫星通信采用的信 源编码方式及特点
可见可以用其中的7种组合分别表示7 位码中出现一位差错的位置,而其余的一 种组合(一般为000)代表这7位码全部正 确。这样便确立了(7,4)分组码的信息 位与其监督位之间的监督关系。
(2) (7,4)线性分组码的监督关系
a6,a5,a4, a3,a2,a1,a0
由表5-2可知信息码与监督码之间的关 系为
图中前面k位(an-1,an-2,….,ar)为 信息位, 后面附加r个监督位(ar-1,ar-2,…., a0)。 (n,k)
(1) (7,4)分组码
(7,4)分组码的码长为7个码元,其 中有4个码元作为信息码分别为a6 a5 a4 a3, 而监督码元占用了三个码元a2 a1 a0。
我们知道三个码元共有23=8种不同的 排列组合。如表5-2所示(S1 S2 S3称为校正 子,在后面介绍)。
5.2.1 信道编码的目的
1.差错控制
所谓差错控制是指当信道差错率达到 一定程度时,必须采取的用以减少差错的 措施。
(1) 前向差错控制(FEC)
前向差错控制又称为自动纠错,它是 指检测端检测到所接收的信息出现误码情 况下,可按一定的算法,自动确定发生误 码的位置,并自动予以纠正。
(2) 检错重发(自动请求重发—ARQ)
2.常用的信道编码方式
从不同的角度出发,纠错编码可有不 同的分类方法。
(1) 按码组的功能分:检错码、纠错 码。 (2) 按码组中监督码元与信息码元之 间的关系分:线性码、非线性码。
线性码:可以用一组线性代数方程联 系起来,几乎所有得到实际应用的都是线 性码 非线性码:正在研究开发,实现起来 困难
5.1.1 微波与卫星通信系统对信 源编码的要求
数字微波通信系统:采用最基本的语 音编码方式为脉冲编码调制,即以奈奎斯 特抽样定理为基准,将频带宽度为 (300~3400Hz)的语音信号变换成为 64kb/s的数字信号,这就是标准的PCM编 码方式。
数字卫星通信系统:由于通信卫星所 处的环境特殊,因此在卫星系统的传输中, 会受到如多径衰落、多普勒效应等因素的 影响。
具体要求如下: ● 在有限的频带内,尽量提高频谱利 用率,一般数字微波通信系统的编码速率 为64 kb/s,数字卫星通信中的编码速率可 在16~64 kb/s范畴,而在卫星移动通信的 编码速率在1.2~9.6kb/s之间;
● 在一定编码速率下,尽可能提高话 音质量;
● 应对编解过程所用时间进行严格控 制,因而采用编解码时延较短的方案,并 要求限制在几十毫秒之内;