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![[物理]第7讲 信道编码：循环码生成多项式和生成矩阵、交织](https://img.taocdn.com/s1/m/baf3a3e528ea81c758f578a2.png)
光纤通信网络中的信道编码技术研究光纤通信网络是现代通信领域的一项重要技术，通过光纤传输信号可以实现高速、大容量的数据传输。
而在光纤通信网络中，信道编码技术则扮演着至关重要的角色。
一、光纤通信网络的发展背景随着人们对信息传输速度和容量的需求不断增加，传统的电信网络已经无法满足这些需求。
光纤通信网络以其高速、大容量等优势成为了替代传统电信网络的技术选择。
二、信道编码技术的重要性在信息传输过程中，信号与噪声不可避免地混合在一起，这会导致传输中的错误。
信道编码技术的目标就是通过添加冗余信息，在接收端将信号与噪声分离开来，从而提高信号的可靠性和传输速率。
三、光纤通信网络中常用的信道编码技术在光纤通信网络中，常见的信道编码技术包括前向纠错码（Forward Error Correction，FEC）和交织技术。
前向纠错码是一种广泛使用的编码技术，可以通过在数据中添加冗余信息来纠正和检测错误。
常见的前向纠错码有海明码和RS码等，它们可以对数据进行校验和恢复，从而提高传输的可靠性。
交织技术是一种将数据重新排列的技术，可以将可能在传输过程中出现的随机错误转化为集中出现的爆炸错误。
通过交织技术，加上前向纠错码等技术的配合，可以提高光纤通信网络的可靠性和抗干扰能力。
四、光纤通信网络中的信道编码算法研究随着光纤通信网络的不断发展，研究人员也不断提出了新的信道编码算法。
目前，基于神经网络的信道编码算法被广泛应用于光纤通信网络。
通过训练神经网络模型，可以在不依赖人工设计的情况下获得更加优化的信道编码算法。
这种算法具有较低的计算复杂度和较高的信号恢复性能，可以更好地应对复杂的信道传输环境。
另外，量子计算的发展也为光纤通信网络中的信道编码技术带来了新的机遇。
量子纠缠技术可以将信息编码到量子比特上，并通过传输纠缠态进行高效的信息传输。
这种技术可以克服传统信道编码技术中的限制，提供更加可靠和安全的光纤通信网络。
总结光纤通信网络的发展离不开信道编码技术的支持。
第5章语音编码、信道编码和交织技术引言一般的数字通信系统都包含信源编解码、信道编解码和调制解调这三对功能模块，语音编码是一种信源编码的，在移动通信中由于信道的特点，往往还需要交织和去交织这一对功能模块。
为什么要进行信源编码、信道编码和交织呢？从实现过程分析：信源编码——原理：去掉一些信息（信源中统计特性具有相关性的信息）；（有效性）目的：尽可能用最少的信息比特表示信源，从而达到压缩信息速率，以较少的信息速率传送信息；信道编码——原理：加入一些信息（监督码或检验码）；（可靠性）目的：用来供接收端纠正或检出信息在信道中传输时，由于干扰、噪声或衰落等所造成的误码。
交织——原理：不改变信息量，只改变信息的排序；（可靠性）目的：克服信道中由于深衰落而造成的突发的成串的误码。
对本章的学习，我们复习信源编码和信道编码的基础上，重点掌握：1．移动通信对编码的要求；2．蜂窝移动通信典型系统用到的编码方式；3．在这些系统中的实现过程；4．交织的原理和作用。
5.1 语音编码通信系统中的语音编码的目的是解除语音信源的统计相关性，语音编码大致分为三类。
一．语音编码的分类（参考：《吴伟陵，《移动通信原理》，电子工业出版社，P72）1．波形编码波形编码是以精确再现语音波形为目的，并以保真度即自然度为度量标准的编码方法。
这类编码是保留语音个性特征为主要目标的方法，其码速较高。
常用的波形编码及其原理：PCM、DPCM、ADPCM应用：适用于骨干（固定）通信网。
2．参量编码利用人类的发声机制，仅传送反映语音波形变化主要参量的编码方法。
在接收端，可根据发声模型，由传送过来的变化参量激励产生人工合成的语音。
参量编码的主要标准是可懂度。
显然，这类编码是以提取并传送语音的共性特征参量为目的的编码方式，其码速较低。
（声码器）常用的参量编码及其原理：LPC应用：主要用于军事保密通信。
3．混合编码混合编码是吸取上述两类编码的优点，以参量编码为基础，并附加一定的波形编码特征，以实现在可懂度基础上适当改善自然度目的的编码方式。
信道编码与交织一、教学目标：理解WCDMA通信模型掌握信道编码及交织二、教学重点、难点：重点掌握WCDMA通信系统中的信道编码与交织三、教学过程设计：从WCDMA通信系统模型分析开始，重点讲述信道编码与交织。
1.WCDMA通信模型：WCDMA的基本通信模型如图所示，图中第一步是进行信源编码（语音编码），提高通信的有效性。
第二步是进行信道编码和交织，提高通信的可靠性。
第三步是进行扩频和加扰，把窄带通信转化成宽带通信。
第四步是把信息调制到要求的频段上发射出去。
信息经过无线信道后到达接收机，接收机再进行上述步骤的逆过程，最后还原成模拟的语音信号。
比特（Bit）：经过信源编码的含有信息的数据称为“比特”；符号（Symbol）：经过信道编码和交织后的数据称为“符号”；码片（chip）：经过最终扩频得到的数据称为“码片”；2.信道编码：本节重点讲第二步：信道编码与交织。
信道编码的主要作用是：通过对做完信源编码后的信息加入冗余信息，使得接收方在收到信号后，可通过信道编码中的冗余信息，做前向纠错，保证通信的可靠性。
信道编码采用卷积码与Turbo编码相结合的方式,语音业务和低速信令采用卷积码;高速数据业务采用Turbo码，是一种接近香农极限的优秀编码方法。
3.交织：衰落是移动通信的大敌，移动通信中信号随接受机与发射机之间的距离不断变化即产生了衰落。
其中，信号强度曲线的中值呈现慢速变化，称为慢衰落；曲线的瞬时值呈快速变化，称快衰落。
其中，快衰落是移动台附近的散射体（地形、地物和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏的现象。
正是因为移动体周围有许多散射、反射和折射体，引起信号的多径传输，使到达的信号之间相互叠加，其合成信号幅度表现为快速的起伏变化，其变化率比慢衰落快。
因为信道的快衰落是成块出现的，会出现大面积错码，仅仅靠信道编码难以承担纠检错的任务了。
因此在信道编码之后引入交织技术，通过交织，可以把成块的误码给分散，将突发的错误随机化，提高纠错编码的有效性。
GSM信道编码和交织技术2010-09-25 16:23:50| 分类：GSM | 标签：|字号大中小订阅3.4 信道编码和交织信道编码用于改善传输质量，克服各种干扰对信号产生不良影响。
信道编码采用专门的冗余技术，在发送端按一定的规律插入冗余位进行编码，接收端的解码过程利用这些冗余位检测误码并尽可能地纠正错误，恢复出原始的发送信息。
GSM中使用的编码方式有卷积码和分组码，在实际应用中是把这两种方式组合在一起使用。
? 卷积码：把k个信息比特编成n个比特，k，n都很小，适宜以串行方式传输，而且延时也小，编码后的n个码元不但与本组k个信息码元相关，还与前面（N －1）组的信息码元相关，其中N称为约束长度。
卷积码一般可表示成（n，k，N）。
卷积编码的纠错能力随N的增大而增大，而差错率随N的增大成指数下降。
卷积码主要用于纠错，当解调器采用最大似然估计方法时，可以产生十分有效的纠错结果。
? 分组码：这是一种截短循环码，通过增加对信息比特的异或运算得到冗余位，把k个输入信息位通过异或运算映射到n个输出二进码元（n>k）。
分组码主要用于检测和纠正成组出现的错码，通常与卷积码混合使用。
3.5 交织和解交织无线通信的突发误码的产生，常常是因为持续时间较长的衰落引起的，如果只依靠上述的信道编码方式来检错和纠错是不够的。
为了更好地解决这类误码问题，在系统中采用信道交织技术。
交织实际上是把一个消息块原来连续的比特按一定规则分开发送传输，即在传送过程中原来的连续块变成不连续，然后形成一组交织后的发送消息块，在接收端对这种交织信息块复原（解交织）成原来的信息块。
如图 3 21所示图 3 21 交织技术采用交织技术后，如果传送过程中某块消息丢失，在恢复后实际上只丢失每个信息块的一部分，而不至于全部丢失，采用编码技术后就很容易恢复那些被丢失的消息。
