如何提升計(jì)算機(jī)在信道編碼的處理應(yīng)用效率

何大宇

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，計(jì)算機(jī)技術(shù)越發(fā)高端。大數(shù)據(jù)時(shí)代降臨，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用愈加廣泛。計(jì)算機(jī)技術(shù)使各行各業(yè)的發(fā)展得到了一定程度的提高，為我們的生活提供了很多的方便，對(duì)我們的工作也有一定程度的助力。例如可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)提高信道編碼的處理應(yīng)用效率。關(guān)于計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合信道編碼的研發(fā)還在繼續(xù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的改革創(chuàng)新在不斷地進(jìn)行著。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù);信道編碼;

1.信道編碼

無線信號(hào)的應(yīng)用是信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)歷史性的里程碑，但是無線信號(hào)非常敏感，并且容易受到干擾，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致收發(fā)數(shù)據(jù)不一致，例如發(fā)出的數(shù)據(jù)是10110，收到的數(shù)據(jù)卻是1000。.所以，為了保障收發(fā)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性引用一種新技術(shù)——信道編碼技術(shù)。在此之前，大部分人們一直采取增加發(fā)射信號(hào)的功率和重新傳輸?shù)姆椒ㄈケ苊馔ㄐ胖械臄?shù)據(jù)錯(cuò)誤，直到香農(nóng)定理的提出，大家才知道，原來可以利用信道編碼的來減少通信過程中的干擾影響。

1.1信道編碼的任務(wù)

信道編碼是在信源編碼的基礎(chǔ)上，將通過信源編碼壓縮過的信息解壓，人為增加冗余糾錯(cuò)信息進(jìn)去，使信源編碼后的數(shù)據(jù)率（比特率）在信道傳輸過程中使用前向糾錯(cuò)（FEC）控制方式，將信息在運(yùn)輸過程中受到干擾的導(dǎo)致的信息不準(zhǔn)確的可能性降到最低。信源編碼的應(yīng)用是將要發(fā)出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)，并且對(duì)將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。而信道編碼是利用一些校驗(yàn)位增強(qiáng)糾錯(cuò)的能力。

信道編碼也有其應(yīng)盡的職責(zé)，例如：在提高數(shù)據(jù)傳輸效率，降低誤碼率等方面。但所有的事物都是優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)并存的，信道編碼也不例外，使有用的信息數(shù)據(jù)傳輸減少就是其缺點(diǎn)

信道可靠性是可以通過信道編碼器以及譯碼器的共同作用來進(jìn)行提升的。作為信息論的內(nèi)容之一的信道編碼大致分為兩類。

1.1.1理想編碼器、譯碼器都會(huì)存在例如：信道能傳送的最大信息率的可能性和超過這個(gè)最大值時(shí)的傳輸?shù)膯栴}，信道編碼定理則能在一定程度上解決此類問題。

1.1.2性能界限能達(dá)到什么樣的程度是構(gòu)造性的編碼方法應(yīng)去探尋的。信源作為信源編碼的第一分類依據(jù)，有其自身的特點(diǎn)，包括：有是否已知、有無失真或限定失真、有無記憶信源的編碼;編碼方法作為信源編碼的第二分類依據(jù)，包括：是否為分組碼、是否為等（變）長碼等。離散、平穩(wěn)、無失真信源的編碼，是統(tǒng)計(jì)特性已知條件下最常討論的問題，那么對(duì)于此類問題提出的消除方式有：統(tǒng)計(jì)匹配編碼和解除相關(guān)性編碼消除。

1.2糾錯(cuò)編碼是信道編碼的一種，基本原理是發(fā)送信號(hào)的一端在等待傳輸?shù)男畔⑿蛄袝r(shí)按照特定的方式添加一些用于完成糾錯(cuò)、檢錯(cuò)的冗余監(jiān)督碼元，形成一個(gè)碼字再送到信道進(jìn)行傳輸;在接收信號(hào)的一端則按照同樣的方式檢查收到的碼是否出現(xiàn)錯(cuò)誤，若發(fā)生的錯(cuò)誤數(shù)不大于糾錯(cuò)碼的糾錯(cuò)、檢錯(cuò)能力，則可發(fā)生錯(cuò)誤并且要求發(fā)端重新發(fā)送該信息序列或者自動(dòng)加以糾正。糾錯(cuò)編碼包括BCH碼、Reed-Solomen碼和卷積碼。BCH碼和Reed-Solomen碼是兩種具有代表性的線性分組、循環(huán)碼，對(duì)于二元隨機(jī)噪聲有很強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，所以普遍應(yīng)用于各種實(shí)際的差錯(cuò)控制系統(tǒng)。

2.如何利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信道編碼和有效傳輸

信道編碼的主要目的是進(jìn)行可靠的通信傳輸，保證信息傳輸?shù)目煽啃?。信道編碼和信源編碼的主要差異是信源編碼的編碼過程要考慮信道的因素，高效的信源編碼能夠達(dá)到信道編碼的目的，即保證信息的可靠性，而信道編碼只能用于檢查錯(cuò)誤。

比如，當(dāng)想要運(yùn)輸一批陶瓷時(shí)，將陶瓷集裝在一起，這種方式可以看作是信源編碼，將信息壓縮在一起方便運(yùn)輸，加快速率。而在集裝箱中加入一些防護(hù)裝置，例如泡沫等用于保護(hù)作用，這就相當(dāng)于是信道編碼，使傳輸?shù)男畔踩煽?。而利用將?jì)算機(jī)技術(shù)融入進(jìn)來就相當(dāng)于利用計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)集裝箱中的保護(hù)裝置。計(jì)算機(jī)技術(shù)可以模擬通信過程，預(yù)估誤碼率等并計(jì)算出最有效的碼，將信道編碼的作用更完善，提高運(yùn)輸效率。

利用計(jì)算機(jī)MATLAB可以仿真信道編碼傳輸過程，以編寫預(yù)定控制程序?qū)崿F(xiàn)預(yù)計(jì)算有效控制差錯(cuò)，還可以繪制編碼差錯(cuò)保護(hù)傳輸示意圖，實(shí)現(xiàn)高效率傳輸。對(duì)信道編碼進(jìn)行仿真測(cè)試可以在根本上增加信道編碼的保護(hù)作用，防止出現(xiàn)誤碼。

利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)還能預(yù)設(shè)差錯(cuò)概率等帶寬，容量等有效控制，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在信息編碼處理精準(zhǔn)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)率的有效傳輸。比如，利用蒙特卡羅計(jì)算機(jī)仿真估算數(shù)字通信系統(tǒng)中的誤碼率。在二進(jìn)制雙極性通信系統(tǒng)中的蒙特卡羅仿真方法模擬通信過程然后統(tǒng)計(jì)得出數(shù)值解。利用計(jì)算機(jī)預(yù)設(shè)編碼程序還可以計(jì)算有效代碼，已經(jīng)調(diào)制，解調(diào)數(shù)據(jù)率的差錯(cuò)率控制等。可以建立蒙特卡羅仿真模型測(cè)試信道編碼的分組碼和卷積碼等，通過計(jì)算得出誤碼率。

3.結(jié)語

綜上所述，由于不同領(lǐng)域中需要處理的信息越來越多，所以應(yīng)用信道編碼的地方也越來越多，因此利用計(jì)算機(jī)提升信道編碼的處理應(yīng)用效率勢(shì)在必行。將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在處理信道編碼上可以很大程度的提高運(yùn)行速度，并保障信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、可靠性，保障信息不丟失、不出錯(cuò)，利用最少的人力物力創(chuàng)造最高的效益。我國的計(jì)算機(jī)技術(shù)還在不斷的發(fā)展，日新月異，依舊需要努力創(chuàng)新不斷完善，從而為人們的生活提供更方便的條件。

4.參考文獻(xiàn)

[1] 劉玉君. 信道編碼 （修訂版）[M]. 河南科學(xué)技術(shù)出版社， 1992.

[2] 解輝， 黃知濤， 王豐華. 信道編碼盲識(shí)別技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 電子學(xué)報(bào)， 2013， 41（6）：1166-1176.