通信原理教程之差錯(cuò)控制編碼的詳細(xì)資料說(shuō)明

　　數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中，由于受到干擾的影響，碼元波形將變壞。接收端收到后可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。由乘性干擾引起的碼間串?dāng)_可以采用均衡的辦法糾正。而加性干擾的影響則需要用其他辦法解決。在設(shè)計(jì)數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該首先從合理選擇調(diào)制制度、解調(diào)方法以及發(fā)送功率等方面考慮，使加性干擾不足以影響達(dá)到誤碼率要求。在仍不能滿足要求時(shí)，就要考慮采用本章所述的差錯(cuò)控制措施了。一些通用的系統(tǒng)，其誤碼率要求因用途而異，也可以把差錯(cuò)控制作為附加手段，在需要時(shí)加用。

　　從差錯(cuò)控制角度看，按照加性干擾引起的錯(cuò)碼分布規(guī)律的不同，信道可以分為三類，即隨機(jī)信道（ random channel） 。突發(fā)信道（ burst channel） 和混合信道（ mixed channel）。 在隨機(jī)信道中，錯(cuò)碼的出現(xiàn)是隨機(jī)的，而且錯(cuò)碼之間是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。例如，由正態(tài)分布白噪聲引起的錯(cuò)碼就具有這種性質(zhì)。在突發(fā)信道中，錯(cuò)碼是成串集中出現(xiàn)的，即在一些短促的時(shí)間段內(nèi)會(huì)出現(xiàn)大量錯(cuò)碼，而在這些短促的時(shí)間段之間存在較長(zhǎng)的無(wú)錯(cuò)碼區(qū)間。這種成串出現(xiàn)的錯(cuò)碼稱為突發(fā)錯(cuò)碼。產(chǎn)生突發(fā)錯(cuò)碼的主要原因之一是 脈沖干擾，例如電火花產(chǎn)生的干擾。信道中的衰落現(xiàn)象也是產(chǎn)生突發(fā)錯(cuò)碼的另-個(gè)主要原因。我們把既存在隨機(jī)錯(cuò)碼又存在突發(fā)錯(cuò)碼，且哪-種都不能忽略不計(jì)的信道稱為混合信道。對(duì)于不同類型的信道，應(yīng)該采用不同的差錯(cuò)控制技術(shù)。差錯(cuò)控制技術(shù)主要有以下四種。

　?。?）檢錯(cuò)（ error detectiun） 重發(fā)（ retransmissicn） ：在發(fā)送碼元序列中加人差錯(cuò)控制碼元，接收端利用這些碼元檢測(cè)到有錯(cuò)碼時(shí)，利用反向信道通知發(fā)送端，要求發(fā)送端重發(fā)，直到正確接收為止。所謂檢測(cè)到有錯(cuò)碼，是指在- -組接收碼元中知道有一個(gè)或些錯(cuò)碼，但是不知道該錯(cuò)碼應(yīng)該如何糾正。在二進(jìn)制系統(tǒng)中，這種情況發(fā)生在不知道一組接收碼元中哪個(gè)碼元錯(cuò)了。因?yàn)槿糁滥膫€(gè)碼元錯(cuò)了，將該碼元取補(bǔ)即能糾正，即將錯(cuò)碼“0”改為“1”或?qū)㈠e(cuò)碼“1”改為“0“就可以了，不需要重發(fā)。在多進(jìn)制系統(tǒng)中，即使知道了錯(cuò)碼的位置，也無(wú)法確定其正確取值。

　　采用檢錯(cuò)重發(fā)技術(shù)時(shí)，通信系統(tǒng)需要有雙向信道傳送重發(fā)指令。

　?。?）前向糾錯(cuò)：前向糾錯(cuò)- -般簡(jiǎn)稱FEC（ Forward Error Correction）。這時(shí)接收端利用發(fā)送端在發(fā)送碼元序列中加入的差錯(cuò)控制碼元，不但能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼，還能將錯(cuò)碼恢復(fù)其正確取值。在二進(jìn)制碼元的情況下，能夠確定錯(cuò)碼的位置，就相當(dāng)于能夠糾正錯(cuò)碼。采用FEC時(shí)，不需要反向信道傳送重發(fā)指令，也沒(méi)有因反復(fù)重發(fā)而產(chǎn)生的時(shí)延，故實(shí)時(shí)性好。但是為了能夠糾正錯(cuò)碼，而不是僅僅檢測(cè)到有錯(cuò)碼，和檢錯(cuò)重發(fā)相比，需要加入更多的差錯(cuò)控制碼元。故設(shè)備要比檢測(cè)重發(fā)設(shè)備復(fù)雜。

　?。?）反饋（ fedback）校驗(yàn)（ checkout） ：這時(shí)不需要在發(fā)送序列中加入差錯(cuò)控制碼元。接收端將接收到的碼元原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)發(fā)回發(fā)送端。在發(fā)送端將它和原發(fā)送碼元逐- -比較。若發(fā)現(xiàn)有不同，就認(rèn)為接收端收到的序列中有錯(cuò)碼，發(fā)送端立即重發(fā)。這種技術(shù)的原理和設(shè)備都很簡(jiǎn)單。但是需要雙向信道，傳輸效率也較低，因?yàn)槊總€(gè)碼元都需要占用兩次傳輸時(shí)間。

　?。?）檢錯(cuò)刪除（ deletion） ：它和檢錯(cuò)重發(fā)的區(qū)別在于，在接收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼后，立即將其刪除，不要求重發(fā)。這種方法只適用在少數(shù)特定系統(tǒng)中在那里發(fā)送碼元中有大量多余度，刪除部分接收碼元不影響應(yīng)用。例如，在循環(huán)重復(fù)發(fā)送某些遙測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)。又如，用于多次重發(fā)仍然存在錯(cuò)碼時(shí)，這時(shí)為了提高傳輸效率不再重發(fā)，而采取刪除的方法。這樣做在接收端當(dāng)然會(huì)有少許損失，但是卻能夠及時(shí)接收后續(xù)的消息。

　　以上幾種技術(shù)可以結(jié)合使用。例如，檢錯(cuò)和糾錯(cuò)技術(shù)結(jié)合使用。當(dāng)接收端出現(xiàn)少量錯(cuò)碼并有能力糾正時(shí)，采用前向糾錯(cuò)技術(shù);當(dāng)接收端出現(xiàn)較多錯(cuò)碼沒(méi)有能力糾正時(shí)，采用檢錯(cuò)重發(fā)技術(shù)。