論信道編碼與網絡編碼在現代通信系統中的應用

祁長利

摘要：無線通信系統有廣播的特性和通信的開放性，編碼無線網絡的這些特點，在通信節點收到的信息存儲和傳輸，不僅對收到的信息進行編碼，然后發送，并在目標節點，接收和存儲信息的自編碼信息可以恢復所需的信息。交流合作也可以得到增益編碼，以提高系統的可靠性。

關鍵詞：非對稱信道編碼；網絡編碼；聯合譯碼

無線通信系統具有無線通信的開放性特點，可以有效地使用網絡編碼，轉發收到的信息不是簡單地存儲在通信節點，代碼接收信息，然后發送。在目的節點，通過信息本身保存和編碼接收的信息可以通過所需的信息恢復。

1衛星通信中的差錯控制機制

距離很遠的傳輸數字衛星通信系統，由于噪聲，干擾和衰落的影響，在傳輸信號的過程中，造成嚴重的失真。這就要求信號能量應該盡可能的大，因為衛星的體積和負載和其他方面的限制，不能給信號提供太多的能量，因此，要求誤差控制方法的使用具有很強的糾錯能力以保證誤碼率在允許范圍內。

在衛星ATM寬帶網絡中，差錯控制主要有三種方法，分別是選擇性重發協議（SRQ）、前向差錯控制（FEC）、多站分集的自動反饋重發。

1.1選擇性重發協議

網絡傳輸中經過很長一段時間的延遲誤差衛星鏈路控制，來提高系統的吞吐量，必須使用窗口滑動協議。在窗口滑動協議，有解決誤差的2種方法：后退協議和SRQ框架協議。回來時的檢測誤差的框架協議，簡單的框架都廢棄后，不發送確認，發送方超時將丟棄幀開始重發所有未確認的幀。網絡服務請求數字協議是在所有的右框壞幀被存儲起來，發送端就損壞的幀重發。網絡服務請求數字協議的主要優點是本著實用新型的理念將具有唯一的錯誤幀的重傳，可節省衛星鏈路的帶寬，效率高；缺點是組織復雜和敏感的記憶。在高誤碼率的情況下，需要占用更多的物理內存，以實現正確的幀存儲。由于重傳的需要，使用SRQ自編協議延遲會增加，會改變，因此，SRQ協議不適合用于恒定比特率（CBR）服務。

1.2前向差錯控制（FEC）

FEC是指代碼信息在發射機和接收機中，控制模式可以自動根據編碼原理誤差修正一定的傳動誤差。在衛星傳輸的ATM寬帶網絡，FEC機制可以將在物理層，AAL層和高層。用于FEC的物理層可以對失去的信息進行修補，也用于高層在FEC數字協議不能糾正錯誤的前提下使用。通過對錯誤恢復的鍺必須等待的時間大大增加其他網絡校正方法的使用，導致在傳輸量減少與選擇性重發協議相比，FEC需要信息通量消耗大。它具有較短的延遲的優勢，和延遲固定的優勢，所以FEC比SRQ更適合實時語音服務。

1.3多站分集的自動反饋重發

在通信衛星領域，多樣性是提高鏈路的可靠性和減少電力需求常用的方法，在正確衛星信道下，它也是一種強大的差錯整理抑制技術。在衛星ATM網絡的多通道播出時，多樣性相當于一個空間，在下行衛星信道噪聲限值和每個通信站相互獨立的條件下，多樣性增益分集是可能的。

錯誤控制的自動反饋重傳是利用衛星ATM網絡的多臺多樣性的概念，全面站接收ATM組播信息在檢測PDU錯誤，它將發送一個ARQ請求相同的互連在地面站的廣播范圍的多點，為在本地環境中的錯誤恢復，如果還有通過反向鏈路重發請求是錯誤的。這種自適應差錯控制衛星誤差與傳統控制方法相比，它可以與ATM協議及其與企業根據自適應改變控制參數類型錯誤，需要非常適合于多媒體業務和高速數據傳輸，是實現衛星ATM寬帶網絡的重要保證。現在，差錯控制技術已成功地應用在信中的衛星通信和數據，從而促進發展衛星通信和數據通信發揮了巨大的作用。

2移動通信中糾錯編程技術

移動通信的巨大優勢在于在它可以提供靈活、高效的無線通信，接打電話不需要電纜作為傳輸媒介，它非常適合信息社會的發展。但同時，這也使得移動通信系統的研究，發展比有線通信系統的發展更復雜更具有挑戰性。因為無線傳輸不僅會隨著傳播距離的增加引起的能量損失，并且由于多徑效應的影響，快速衰落的多普勒頻移信號的數據效應，程序代碼之間的干擾和信號的嚴重失真，極大地影響了通信質量。為了解決這些問題，人們—直在探索各種先進的通訊技術方法來提高移動通信的性能及效果。

2.1在移動通信信號系統中的準蜂窩系統的數字仿真

BCH編程中，網絡信道主要是傳輸業務模擬調頻電話和少量的模擬信號，因此不應用數字編程處理技術。而控制信道傳輸數字信號，并進行數字調制和糾錯編程。以歐洲的系統為例，采用FSK調制，8Kb/s基站傳輸速率是用BCH（40，28）編碼，漢字距離d=5，有正確的2位隨機錯誤編程的能力。后重復5次，以提高抗干擾，抗衰落能力；采用BCH碼的移動站（48，36）進行糾錯編碼，漢明距離d=5，能糾正2個隨機錯誤或正確的1和2個錯誤檢測，并重復5次發送。需要提高衛星數字信號傳輸的可靠性以及有效的糾錯程序。

2.2窄帶CDMA系統（IS-95）中的FEC編碼

移動通信CDMA系統是一個白干擾的系統，所以對多用戶干擾（MUI）FEC數字協議和多徑衰落是非常重要的。移動CDMA糾錯數字協議系統根據正向和反向鏈路的設計，包括卷積編碼，交織，CRC校驗。這種衛星信息傳輸是在導向頻率信道和前向鏈路的同步頻率上，尋呼頻率和正向業務頻率的信息應在傳輸之前（2，1，9）卷積數字協議，卷積數字協議的生成函數=（111101011）和G1=（101110001）；然后，在重傳的1流同步頻率符號，16×8塊交織；服務率和尋呼的.8kbps/2.4kbps/1.2kbps流量頻率符號，分別為1/3/7的重傳（9.6kbps數據流不重發），然后24×16的塊交織。反向鏈路包括業務頻譜和接入頻譜生成函數：G0=（101101111）=（110110011），G1和G2=（111001001）。然后，接入衛星傳輸數字頻譜后重發，重發的32×18交織器；以同樣的方式與交織的反向業務信道，然后32×18。如果糾錯編碼和擴頻調制的整體考慮，可以把傳播作為內碼，和信道碼作為外碼。以移動通信數據的連接為例，數字協議編程以及交織正交擴頻64階沃爾什函數，然后2長碼直接序列擴頻1周期。相干或非相干RAKE接收機的接收分集接收系統（信息最大碼字比特）可以使用最大相關數值或以相關矢量表示。然后發送到外部SOVA編碼器和交織器進行衛星數字編程發送。

2.33G中的Turbo碼

Turbo碼是由Berrou稱為并行級聯卷積碼理論和thtimajshima 1993年首次提出的理論。通過交織器的兩個遞歸編程系統并行聯級Turbo碼的編程器的解編程器，解編程器是兩個分量譯編程器之間的迭代，消除正反饋解編程器之間的外部信息傳輸，解編程器工作過程類似于渦輪，所以圖像稱為Turbo碼。解編程器包括信息位和校驗位輸出，它代表了編碼率為1/3。輪流刪除兩個奇偶校驗位可以率為1/2碼。奇偶發生器不同或不同的刪除方式可以得到不同速率的Turbo碼。在偽隨機交織器在第二奇偶發生器rearrange信息序列。Turbo譯編程器的程序代碼轉換的關鍵因素是一個出色的性能和組件描述DEC1分別描述DEC2解碼地圖或使用SOVA算法。MAP最大后驗概率算法的維特比譯碼算法的復雜度比在3以上的時報、傳統的卷積碼只在0.5dB的增益，可提供每一個渦輪解碼器，它映射的最大，這一點在低信噪比和迭代解碼的條件是關鍵因素。在一般的應用程序，logarithm的MAP算法，即LOG-MAP算法的最小二乘法，最為加法操作，可以減少計算的復雜性，使得硬件實現成為可能。

2.44G中的OFDM碼

移動無線通信的頻率響應曲線大多是非常規的，而OFDM技術的主要思想就是在衛星傳輸頻域通信分成多個頻率通道時，將高速數據信號轉換成多個并行的低速數據傳輸流，調制到一個頻率在每個頻率通道的窄帶傳輸。移動的信號帶寬相對帶寬小于各子頻率通道，每個子頻率通道可以看到平坦衰落的頻率通道，從而消除波形之間的干擾。由于OFDM是一種多協波調制信息技術，對OFDM系統的區分不同子頻率通道之間的正交方式，子頻率通道載波之間的頻率可以相互重疊，從而減小了子頻率通道間的相互干擾，大大提高了頻率通道利用率。