論信道編碼與網(wǎng)絡編碼在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的應用

祁長利

摘要：無線通信系統(tǒng)有廣播的特性和通信的開放性，編碼無線網(wǎng)絡的這些特點，在通信節(jié)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(fā)送，并在目標節(jié)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(tǒng)的可靠性。

關鍵詞：非對稱信道編碼；網(wǎng)絡編碼；聯(lián)合譯碼

無線通信系統(tǒng)具有無線通信的開放性特點，可以有效地使用網(wǎng)絡編碼，轉發(fā)收到的信息不是簡單地存儲在通信節(jié)點，代碼接收信息，然后發(fā)送。在目的節(jié)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(wèi)星通信中的差錯控制機制

距離很遠的傳輸數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)，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(wèi)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(wèi)星ATM寬帶網(wǎng)絡中，差錯控制主要有三種方法，分別是選擇性重發(fā)協(xié)議（SRQ）、前向差錯控制（FEC）、多站分集的自動反饋重發(fā)。

1.1選擇性重發(fā)協(xié)議

網(wǎng)絡傳輸中經(jīng)過很長一段時間的延遲誤差衛(wèi)星鏈路控制，來提高系統(tǒng)的吞吐量，必須使用窗口滑動協(xié)議。在窗口滑動協(xié)議，有解決誤差的2種方法：后退協(xié)議和SRQ框架協(xié)議?；貋頃r的檢測誤差的框架協(xié)議，簡單的框架都廢棄后，不發(fā)送確認，發(fā)送方超時將丟棄幀開始重發(fā)所有未確認的幀。網(wǎng)絡服務請求數(shù)字協(xié)議是在所有的右框壞幀被存儲起來，發(fā)送端就損壞的幀重發(fā)。網(wǎng)絡服務請求數(shù)字協(xié)議的主要優(yōu)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(jié)省衛(wèi)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(xiàn)正確的幀存儲。由于重傳的需要，使用SRQ自編協(xié)議延遲會增加，會改變，因此，SRQ協(xié)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(fā)射機和接收機中，控制模式可以自動根據(jù)編碼原理誤差修正一定的傳動誤差。在衛(wèi)星傳輸?shù)腁TM寬帶網(wǎng)絡，F(xiàn)EC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(shù)字協(xié)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(wǎng)絡校正方法的使用，導致在傳輸量減少與選擇性重發(fā)協(xié)議相比，F(xiàn)EC需要信息通量消耗大。它具有較短的延遲的優(yōu)勢，和延遲固定的優(yōu)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(fā)

在通信衛(wèi)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(wèi)星信道下，它也是一種強大的差錯整理抑制技術。在衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡的多通道播出時，多樣性相當于一個空間，在下行衛(wèi)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(wèi)星ATM網(wǎng)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(fā)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(huán)境中的錯誤恢復，如果還有通過反向鏈路重發(fā)請求是錯誤的。這種自適應差錯控制衛(wèi)星誤差與傳統(tǒng)控制方法相比，它可以與ATM協(xié)議及其與企業(yè)根據(jù)自適應改變控制參數(shù)類型錯誤，需要非常適合于多媒體業(yè)務和高速數(shù)據(jù)傳輸，是實現(xiàn)衛(wèi)星ATM寬帶網(wǎng)絡的重要保證。現(xiàn)在，差錯控制技術已成功地應用在信中的衛(wèi)星通信和數(shù)據(jù)，從而促進發(fā)展衛(wèi)星通信和數(shù)據(jù)通信發(fā)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(yōu)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(fā)展。但同時，這也使得移動通信系統(tǒng)的研究，發(fā)展比有線通信系統(tǒng)的發(fā)展更復雜更具有挑戰(zhàn)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(shù)據(jù)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(tǒng)中的準蜂窩系統(tǒng)的數(shù)字仿真

BCH編程中，網(wǎng)絡信道主要是傳輸業(yè)務模擬調頻電話和少量的模擬信號，因此不應用數(shù)字編程處理技術。而控制信道傳輸數(shù)字信號，并進行數(shù)字調制和糾錯編程。以歐洲的系統(tǒng)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(fā)送。需要提高衛(wèi)星數(shù)字信號傳輸?shù)目煽啃砸约坝行У募m錯程序。

2.2窄帶CDMA系統(tǒng)（IS-95）中的FEC編碼

移動通信CDMA系統(tǒng)是一個白干擾的系統(tǒng)，所以對多用戶干擾（MUI）FEC數(shù)字協(xié)議和多徑衰落是非常重要的。移動CDMA糾錯數(shù)字協(xié)議系統(tǒng)根據(jù)正向和反向鏈路的設計，包括卷積編碼，交織，CRC校驗。這種衛(wèi)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(yè)務頻率的信息應在傳輸之前（2，1，9）卷積數(shù)字協(xié)議，卷積數(shù)字協(xié)議的生成函數(shù)=（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(shù)據(jù)流不重發(fā)），然后24×16的塊交織。反向鏈路包括業(yè)務頻譜和接入頻譜生成函數(shù)：G0=（101101111）=（110110011），G1和G2=（111001001）。然后，接入衛(wèi)星傳輸數(shù)字頻譜后重發(fā)，重發(fā)的32×18交織器；以同樣的方式與交織的反向業(yè)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(shù)據(jù)的連接為例，數(shù)字協(xié)議編程以及交織正交擴頻64階沃爾什函數(shù)，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(tǒng)（信息最大碼字比特）可以使用最大相關數(shù)值或以相關矢量表示。然后發(fā)送到外部SOVA編碼器和交織器進行衛(wèi)星數(shù)字編程發(fā)送。

2.33G中的Turbo碼

Turbo碼是由Berrou稱為并行級聯(lián)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(tǒng)并行聯(lián)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(fā)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(fā)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(tǒng)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(xiàn)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(guī)的，而OFDM技術的主要思想就是在衛(wèi)星傳輸頻域通信分成多個頻率通道時，將高速數(shù)據(jù)信號轉換成多個并行的低速數(shù)據(jù)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(xié)波調制信息技術，對OFDM系統(tǒng)的區(qū)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。