浅谈CDMA移动通信系统中的信道编码技术

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论文

纠

错编码

技术在移动数字

通信

系

统中的应用

」二门凡󰀁󰀂

无兔月屯

夕入、

山

东

大学无

线电系!

【

摘

要】

本文概述了

移动通信的进展及存在的

技术问题,用

把移动

信道同

∀#

随机信

道作对比

的方

法闰明了

移动

信道

特有的“

长突

发,

误码

特征,

总结了

近

年来用

∃%&∋()

模型

对移动

信道进行模化的成

果重

点回

顾了

纠错编码技

术在移

动

信道这

一新领域中的应用,

并针对适合移动

信道的

有效的交错编码

方案存在

的

主要

向题

—性能改善

与交错时延之间的矛盾,

提出了解决矛盾的自适应伪随

机

交错的设想

、

移动通信的进

展及存在

的技术问题

随着人

们生活

方式的改

善,进

人二

十世

纪后,

对通信方

式又提出了

新的

更高的要

求移动通信正是这

种时代和要求的

产物

自美国警方在∗+,∗

年使用

第一

部移动通

信系

统

开始宣布

了这种新的

通信方式

的延生

半个多世纪以

来,

这种机动

灵活的通信方

式有了突

飞猛

进的

发展,

技术上

也日趋

成

熟据资料统计截

止∗+

肠年全世

界共

有−,个国

家和

地区

建立起了“

蜂窝状”

移动

电话系统用户

数总

计已

超过󰀂.万

户

其中

美国占,

−0

万1

日

本近󰀂

万北欧四

国

丹

麦挪威瑞典和芬兰!

∗22

万,

英国−,

万预计到∗++

。年

时全

世界的

移动

电话用

户数

将可达3

.万

户

以上

移动通

信可分成4

陆地移动通

信海上移

动通

信和

空中移动通

信三种,

其中陆地移

动通信是

近年来比

较活

跃且发展

最快的

移动

通信形

式在陆地移动通

信中按用途的不

同

又可分为4

汽车电话网

铁路电

话网

无线

调度系统和

无线

传呼

系统

其中的汽车电

话

网是

近年来发展

最迅

速应用最广泛

的一

个

分支

美国

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年代前后就研

制出了频

率为∗0.∃∀6

的

移动

电话网∃78

∃(9

:;<7<;<=>(?<8<&):<

这

种系

统采用人

工交换方

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年改

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移动

电话系统≅

∃78 ≅Α=

&(

)

∃(9:;<

7

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):<

何世改进

后的

系统

采用了合

双工通话全自动

交换移动台

信

道

自动

转换和

移动台

自动

选址等技术组网

方式采用

一个基地台

覆盖

半径大于,0

公里的

大区

制频道

间隔

为−.∋∀6

总第２６６期　２０１１年第１２期　计算机与数字工程　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．３９　Ｎｏ．１２　６９　

纠错编码技术在移动通信系统中的应用和发展　

石碧莹刘爱民　（Ｊｇ京理工大学珠海学院信息学院珠海５１９０８５）　

摘要纠错编码技术的运用能够提高移动通信信道的抗衰落和干扰的能力。文章主要介绍了从第一代移动通信系　统到第四代中所使用的不同的纠错编码技术，以展示纠错编码技术在移动通信发展历程中的重要作用。　关键词纠错编码；ＬＤＰＣ编码；Ｔｕｒｂｏ编码；移动通信　中图分类号ＴＮ９１１．２２　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｒｒｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏｄｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　

ｉｎ　Ｍｏｂｌｉｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｍ　

Ｓｈｉ　Ｂｉｙｉｎｇ　Ｌｉｕ　Ａｉｍｉｎ　（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｚｈｕｈａｉ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｕｈａｉ　５１９０８５）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｅｒｒｏｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｄｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ａｎｔｉ－ｆａｄｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｎ　ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｌｎ—　ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｃｈａｎｎｅ１．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｅｒｒｏｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｄｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｏｂｉｌｅ　ｅｏｍｍｕｎｉｃａ—　ｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｆｒｏｍ　１Ｇ　ｔＯ　４Ｇ．Ｅｒｒｏｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｄｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｐｌａｙ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｄｅｖｅｌｏｐ—　

卫星通信系统中信道编码技术研究

一、引言

在卫星通信系统中，信号的传输质量很大程度上取决于编码技术的优劣。信道编码技术是提高数据传输可靠性和抗干扰性的重要手段之一。本文将对卫星通信系统中的信道编码技术进行研究，包括前向纠错编码技术和调制编码技术。

二、前向纠错编码技术

前向纠错编码（Forward Error Correction, FEC）是一种通过添加冗余信息来纠正数据传输过程中出现的误码的技术。它常被应用于数字电视广播、卫星通信、移动通信、数据存储等领域。

1. 卷积编码

卷积编码是一种常用的FEC技术，在卫星通信系统中得到广泛应用。卷积编码器将输入的数据分成若干组，每组数据通过将其与一个特定的编码序列进行卷积，产生一个带上了纠错冗余码的输出，这些编码序列称为卷积码。接收端通过译码器对接收到的码字进行译码，从而纠正误码。

2. 块编码 在块编码中，输入数据按照一定的块大小进行分块，每个块都加上一些额外的冗余码信息。块编码包括海明码、BCH码、RS码等等。

三、调制编码技术

调制编码技术是一种在数字通信中广泛应用的技术，它将原始数据转换成数字序列的波形，并在每个序列中加入调制和编码的信息。通过调制缩小波形的波谷和波峰的间距，从而每个波形中可以携带更多的信息，提高信号的传输率和传输距离，同时还具备纠错能力。

1. 码分多址（Code Division Multiple Access, CDMA）

CDMA技术是一种将多个用户的信号通过互不干扰的编码方式混杂在一起的技术，从而使多个用户可以共享一个信道。CDMA技术是一种分布式编码和多用户检测技术，能够有效地抵御窃听、仿制和干扰攻击，广泛应用于卫星通信、移动通信等方面。

2. 正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,

OFDM）

OFDM技术是一种采用正交子载波进行调制的技术。通过将输入数据分成若干个子信道，每个子信道中使用正交的频率带来使得相邻子信道之间互不干扰，这样就能够将大量数据同时传输，提高信号的传输效率。 四、卫星通信系统中的信道编码技术应用举例

信道编码技术

数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。所以通过信道编码这一环节，对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。误码的处理技术有纠错、交织、线性内插等。

提高数据传输效率，降低误码率是信道编码的任务。信道编码的本质是增加通信的可靠性。但信道编码会使有用的信息数据传输减少，信道编码的过程是在源数据码流中加插一些码元，从而达到在接收端进行判错和纠错的目的，这就是我们常常说的开销。这就好象我们运送一批玻璃杯一样，为了保证运送途中不出现打烂玻璃杯的情况，我们通常都用一些泡沫或海棉等物将玻璃杯包装起来，这种包装使玻璃杯所占的容积变大，原来一部车能装5000各玻璃杯的，包装后就只能装4000个了，显然包装的代价使运送玻璃杯的有效个数减少了。同样，在带宽固定的信道中，总的传送码率也是固定的，由于信道编码增加了数据量，其结果只能是以降低传送有用信息码率为代价了。将有用比特数除以总比特数就等于编码效率了，不同的编码方式，其编码效率有所不同。

数字电视中常用的纠错编码，通常采用两次附加纠错码的前向纠错（FEC）编码。RS编码属于第一个FEC，188字节后附加16字节RS码，构成（204，188）RS码，这也可以称为外编码。第二个附加纠错码的FEC一般采用卷积编码，又称为内编码。外编码和内编码结合一起，称之为级联编码。级联编码后得到的数据流再按规定的调制方式对载频进行调制。

前向纠错码（FEC）的码字是具有一定纠错能力的码型，它在接收端解码后，不仅可以发现错误，而且能够判断错误码元所在的位置，并自动纠错。这种纠错码信息不需要储存，不需要反馈，实时性好。所以在广播系统（单向传输系统）都采用这种信道编码方式。

下图是纠错码的各种类型:

1、RS编码