当前课程知识点：移动通信原理 > 第七章 信道编码 > 7.8 信道编码理论上的潜在能力与最大编码增益 > 7.8 信道编码理论上的潜在能力与最大编码增益
咱们研究了这么多的编码
大家好好想一想
这么多的编码
理论上我们从编码理论上
或者更追溯到信息论上来看
你采用这些编码
最终
到底能够获得多少增益呢
是不是能够获得无穷大增益呢
这个问题就是下面我们要讨论的
内容
信道编码
在理论上的潜在争议有多大
我们先看一下
先从信道容量的公式
先从信道容量公式
是针对白噪声信道
或者换句话讲
我们要有一定条件
也就是说
给定信道的带宽
给定
传输的时间就限时限频
那么给定的发射的功率限功率
在这样的条件下
仙农信道容量公式实际上是这个
公式
或者我们写的更一般化一点
我们用信息量来表示
互信息的信息量
来表示C应当等于
公式见图
公式见图
公式见图
对吧
也就是说
实际上信道容量是受带宽
时间
还有与信噪比有关的对数
这三者的乘积来决定的
这是信道容量的公式
我们把信道容量公式
略微做一点变化
那么细节变化我们不变了
给大家看这个书上给它推导
那么我们把编码码率
和符号信噪比和比特信噪比的
转换关系
带入到信道容量公式当中去
可以反算出来
给定频带利用率的情况下
所需要的最低信噪比
也就这个公式大家看看
就是我们给定
频带利用率η
但它单位当然是比特
每秒每赫兹的情况下
你所需要的信噪比最低信噪比
多少
这就是仙农信道容量公式的逆
公式
实际上信噪比
我们也称为是仙农信噪比
从信噪比我们可以反算
可以知道
给定频带利用率的情况下
就达到信道容量的最低性造比
就能知道
假如我们再进一步
考虑到
输入的信号
调制星座的约束
或者说信号点的一些分布特征
我们不仅能够算出来
容量极限
还能够算出来
给定信号分布的情况下的
一些调制容量线
我们看大容量的这一组曲线
大家看最外面的这条线
这实际上是按照
仙农信道容量公式
算出来的
我需要解释一下
从信息论
基本理论出发
我们知道
AW金信道象的线动信道
容量如何可以达到呢
其实我们得要求
你发送的信号的服从
高斯分布才可达
也就是说这条线
其实我只有
只有在信号满足高斯分布的情况下
才是可达的
而一般情况下
我们在数字通信当中
发送的信号
它实际上信号点的分布是离散的
它不是高斯分布
它受到星座结构的限制
比如说我们可能是BPSK
QPSK 8PSK
16CAM32CAM
64 128 256CAM
等等
那么如果说你信号的分布
输入信号的分布受限的话
它的算出来的
其实只是互信息
或者我们可以只能称为是
调制容量
而不再是仙农信道容量了
我们可以按照数值积分的方法
算出来这样一组线
因为大家观察这组线
每一组线
其实都有一个饱和点
对吧
它一开始的时候
随着信噪比的增长
每一组线其实都是
吞吐率在上升
但是因为它的
给定的调制方式了
比如说我们举个例子
64CAM调制
那么64CAM
调整它的最高频谱利用率
也就是6比特
每秒每赫兹
对不对
也就是说它最高只能达到
6比特每毫米赫兹的样子
也就是说初期它是增长的
但是随着信噪比增高以后
它就饱和了
那么这个饱和点
我们可以计算出来
我们把这些饱和点
连成一条曲线
这条曲线是什么呢
是我们没有编码
看
通过给定调制方式
我们算出来达到饱和点
也就达到它的调制方式的
最大平台利用率
所对应的信噪比
我们把信噪比连起来
粗略来看
但不是精确计算
粗略来看
这条连线
仙农信道容量的曲线之间
大致是个平移关系
它们是平行的
那么它们之间的间距有多大呢
大约是8db
或者精确来讲
是7点几db
就不到8db差不多是8db
左右
那么这之间的差距靠什么弥补呢
信道编码
如果说我们是在低信噪比条件下
主要就是靠信道编码来弥补
假如说要是在高信噪比
大家可以看
高信噪比的时候
调制容量其实与仙农线之间有
差距
在高信噪比条件下
我们要想逼近于仙农线
其实既得靠编码
信道编码
还有一部分东西
因为这部分东西
它必须去
把调制信号的分布
要把它规整或者变换到的高速
分布
要调整的星座图上
信号点的概率分布
那么这一部分增益
我们称它为是星座成形增益就是
通过的方式
能获得的成形增益
所以这就是
我们从理论上来讲
编码调制能获得的增益有多大
它其实我们要分为两个区域来
讨论
如果是低信噪比区域
主要靠编码来获得
那么调制没有什么争议的
大约有8个db
在高信噪比区域呢
其实又得靠编码
又得靠成形
大约也是8个db
所以我们靠编码
能获得
逼近仙农线
能获得多少增益呢
8db
这就是理论的极限
以上就是我们对整个信道编码的
理论部分的知识总结和归纳了
-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
