当前课程知识点：移动通信原理 > 第七章 信道编码 > 7.4 级联码 > 7.4 级联码
下面我们再来给大家讲一下
级联码
前面我们提到过
级联码是一种复合编码
那么复合编码
它是把一些简单的码组合起来
每一种码它的性能都不是太好
但是组合起来之后
得到的级联码
变成一个很长的码
那么它的纠错能力变得很强
也能够更好的去趋近于信道容量
的极限
那么在级联码当中
典型的方法
有两种
一种我们称为是串行级联编码器
另外一种我们称为是
并行级联编码器
那么串行级联码是
早期的一种代表性工作
它是在1969年
由
戴尔德弗尼
在他的博士论文当中
提出了一种方法
那么理论上可以证明
假如我们给定两个分量码的参数
比如说第一个分量码是N1K1
第二个分量码是N2K2
那么第一个分量码
它的最小距离是D1
第二个分量码最小汉明距离是D2
那么级联码它的最小汉明距离
dmin
那就应当是大于等于两个分量码
就叫汉明距离的乘积
也就是说
采用这种串行级联的方式
还可以极大的增强
符合编码的纠错能力
一般串行级联码的
分量码的选择
我们常用的组合
是RS码
与卷积码的起点
我们通过一个例子
来给大家介绍
大家看这个事例
这就是一个RS
和卷积码级联的一个编码器
和译码器的结构
那么在编码器
有两个
一个我们称为是外编码器
一个我们称为内编码器
内外怎么分呢
靠近信道的我们称为是内编码
远离信道的
我们就称为是外编码
常用的组合当中
外编码器呢
经常选择的是RS码
内编码器经常选择的是卷积码
那么与编码器对应的译码器
正好是一个对称操作
那么译码器
我们一般用维特比算法
外译码器用RS吗
它是线性分组码
我们可以用RS码的这种代数
译码算法
来进行处理
级联码的结构
最开始主要应用于一些
特殊的通讯系统当中
典型的代表就是深空通信
宇航通信
那么在30多年前
最早应用的是
美国国家宇航局的深空通信标准
CCSDS标准
在这个标准当中
美国国家宇航局
采用一些强有力的纠错节点码的
纠错编码方法
那么把RS
和卷积码的组合起来
那么做的最好的情况下
距离仙农线
大概是在两个DB
我们给大家看一下
当年做的一些级联码的方案
这就是一个代表性的方案是
外码采用的是255223RS码
那么内码采用的是
217卷积码
那么中间还要加上一个交织器
那么译码的时候采用的是
内码器的是维特比算法
解交织了之后
再送给RS码头外译码器
这种级联码的方法
才能取得非常好的纠错能力
我们以这张图的比较
来给大家说明
大家看这个图当中
横坐标对应的是信噪比Eb比N0
纵坐标是误比特率
我们看最外面这条线
就这条线
最右边这条线是BPSK调制
然后进行解调的误比特率
那么这条线是位编码在AWGN
信道项
BPSK调制的
误比特率的理论曲线
如果我们采用
只采用卷积码编码
也就是所谓内码
如果我们采用的217卷积码
它的误比特的曲线
应当是
从右往左数的第二条曲线
大家观察在10的-6次方
那么这一个格是一个db
在10的-6次方差误比特率的
时候
采用217卷积码
相对于BPSK解调的位
编码性能
可以获得我们看横坐标
大约能够获得6个db的增益
这中间是6个db
这就是我们所谓的编码增益
就是我们靠强有力的纠错
能够获得6db的增益
然后我们再看最左侧
最左侧这条线
这是理论极限
就是仙农根据信道容量
算出的理论极限
我们看
你只采用217卷积码
距离仙农线还有一定的差距
这个差距还比较大
大概还有
对pb多一点 6.5db的差距
那么再进一步改进
我们可以采用更强有力的编码
比如说我们刚才提到过的RS码
与217卷积码的级联
这就再能额外获得
两个db的增益
再改进
还可以做
采用更强有力的
级联编码方法
比如说我们这儿取的编码
叫4115卷机码
大家可以看码的配置参数
是非常夸张的
41 15卷积码
它的状态数目是2的
15次方
在30多年前
美国人发射的伽利略号
探测飞船里面
就采用这种
极其复杂的编码方法
我们当年美国的
这种数字电路设计的技术
和产品的性能
还是非常令人敬佩的
那么当年做的最好的级联编码
方法
是这条曲线
这个线
它距离仙农线
大概还有两个db多一点
在80年代的时候
信道编码
学术界
有一个
悲观的认识
当年在
国际期刊当中
有人公开发表文献
提到说
仙农线只是一个理论极限
我们工程实现的时候
是没有办法逼近它的
甚至大家认为说
距离仙农线这最少
也得有两个db以上的差距
想超过两个db的差距
是不可能的
做不到的
这两个db
大家现在觉得
可能这不是一个很大的性能的
差距
但是大家别忘
这是在升空通信当中
你比如说像伽利略号
以及包括在40多年前
南沙所发射的
在77年 78年
所发射的旅行者一号二号
这些宇宙飞船
现在都已经飞到了太阳系的边缘
甚至已经飞出太阳系了
距离地球大约已经在200公里
以外
那个信号是极其微弱的
弱到
我们用普通的探测手段
就根本探测不到了
在这种情况下
那么如果我们能够
采用一些好的纠错编码
能够额外获得一点几个db的
两个db的增益
对于接收
对于获得高质量的接收信号
是极其宝贵的
所以纠错编码
在升空通讯当中
是非常有价值的
在70年代
NASA曾经评估过
说实在的我一个db
发射一次飞船
那么一个db的增益
就等价于那100万美元的
效益
70年代的100万美元
基本上相当于现在的1000万
甚至一个亿
1亿美元的价值
所以这是很有意义的一件事情
-1.1 前言
--1.1 前言
-1.2 移动通信发展的回顾
-1.3 第四代移动通信技术
-1.4 第五代移动通信技术
-1.5 未来移动通信技术
-第一章 作业
--第一章 作业
-2.1 移动信道的特点
-2.2 三类主要快衰落
-2.3 传播类型与信道模型的定量分析
-2.4 无线信道模型
-第二章 作业
--第二章 作业
-3.1 多址技术的基本概念
-3.2 移动通信中的典型多址接入方式
-3.3 码分多址CDMA中的地址码
-3.4 伪随机序列(PN)和扩频码的理论基础与分析
-第三章 作业
--第三章 作业
-4.1 语音压缩编码
-4.2 移动通信中的语音编码
-4.3 图像压缩编码
-4.4 我国音视频标准
-第四章 作业
--第四章 作业
-5.1 概述
--5.1 概述
-5.2 保密学的基本原理
-5.3 GSM系统的鉴权与加密
-5.4 IS-95系统的鉴权与加密
-5.5 3G系统的信息安全
-5.6 B3G与4G系统的信息安全
-第五章 作业
--第五章 作业
-6.1 移动通信系统的物理模型
-6.2 调制/调解的基本功能与要求
-6.3 MSK/GMSK调制
-6.4 π/4-DQPSK调制
-6.5 3π/8-8PSK调制
-6.6 用于CDMA的调制方式
-6.7 MQAM调制
-第六章 作业
--第六章 作业
-7.1 信道编码的基本概念
-7.2 线性分组码
-7.3 卷积码
--7.3 卷积码
-7.4 级联码
--7.4 级联码
-7.5 Turbo码
-7.6 交织编码
--7.6 交织编码
-7.7 ARQ与HARQ简介
-7.8 信道编码理论上的潜在能力与最大编码增益
-7.9 GSM系统的信道编码
-7.10 IS-95系统中的信道编码
-7.11 CDMA2000系统的信道编码
-7.12 WCDMA系统的信道编码
-第七章 作业
--第七章 作业
-8.1 分集技术的基本原理
-8.2 RAKE接收与多径分集
-8.3 均衡技术
--8.3 均衡技术
-8.4 增强技术与应用
-第八章 作业
--第八章 作业
-9.1 多用户检测的基本原理
-9.2 最优多用户检测技术
-9.3 线性多用户检测技术
-9.4 干扰抵消多用户检测器
-第九章 作业
--第九章 作业
-10.1 OFDM基本原理
-10.2 OFDM中的信道估计
-10.3 OFDM中的同步技术
-10.4 峰平比(PAPR)抑制
-第十章 作业
--第十章 作业
-11.1 多天线信息论简介
-11.2 空时块编码（STBC）
-11.3 分层时空码
-11.4 空时格码（STTC）
-11.5 空时预编码
-11.6 MIMO技术在宽带移动通信系统中的应用
-第十一章 作业
--第十一章 作业
-12.1 引言
--12.1 引言
-12.2 多功率控制原理
-12.3 功率控制在移动通信中的应用
-12.4 无限资源的最优分配
-12.5 速率自适应
-第十二章 作业
--第十二章 作业
-13.1 标准化进程
-13.2 HSPA系统
-13.3 EVDO系统
-13.4 LTE系统
-13.5 WiMax系统
-第十三章 作业
--第十三章 作业
-14.1 TDD原理
-14.2 TD-SCDMA
-14.3 UTRA TDD
-14.4 TD-HSPA
-第十四章 作业
--第十四章 作业
-15.1 移动网络的概念与特点
-15.2 从GSM/GPRS至WCDMA网络演讲
-15.3 第三代（3G）移动通信与3GPP网络
-15.4 从IS-95至CDMA2000网络演讲
-15.5 B3G与4G移动通信网络
-第十五章 作业
--第十五章 作业
-16.1 移动通信中的业务类型
-16.2 呼叫建立与接续
-16.3 移动性管理
-16.4 无线资源管理RRM
-16.5 跨层优化
-第十六章 作业
--第十六章 作业
