论信道编码与网络编码在现代通信系统中的应用

    祁长利

    摘要：无线通信系统有广播的特性和通信的开放性，编码无线网络的这些特点，在通信节点收到的信息存储和传输，不仅对收到的信息进行编码，然后发送，并在目标节点，接收和存储信息的自编码信息可以恢复所需的信息。交流合作也可以得到增益编码，以提高系统的可靠性。

    关键词：非对称信道编码；网络编码；联合译码

    无线通信系统具有无线通信的开放性特点，可以有效地使用网络编码，转发收到的信息不是简单地存储在通信节点，代码接收信息，然后发送。在目的节点，通过信息本身保存和编码接收的信息可以通过所需的信息恢复。

    1卫星通信中的差错控制机制

    距离很远的传输数字卫星通信系统，由于噪声，干扰和衰落的影响，在传输信号的过程中，造成严重的失真。这就要求信号能量应该尽可能的大，因为卫星的体积和负载和其他方面的限制，不能给信号提供太多的能量，因此，要求误差控制方法的使用具有很强的纠错能力以保证误码率在允许范围内。

    在卫星ATM宽带网络中，差错控制主要有三种方法，分别是选择性重发协议（SRQ）、前向差错控制（FEC）、多站分集的自动反馈重发。

    1.1选择性重发协议

    网络传输中经过很长一段时间的延迟误差卫星链路控制，来提高系统的吞吐量，必须使用窗口滑动协议。在窗口滑动协议，有解决误差的2种方法：后退协议和SRQ框架协议。回来时的检测误差的框架协议，简单的框架都废弃后，不发送确认，发送方超时将丢弃帧开始重发所有未确认的帧。网络服务请求数字协议是在所有的右框坏帧被存储起来，发送端就损坏的帧重发。网络服务请求数字协议的主要优点是本着实用新型的理念将具有唯一的错误帧的重传，可节省卫星链路的带宽，效率高；缺点是组织复杂和敏感的记忆。在高误码率的情况下，需要占用更多的物理内存，以实现正确的帧存储。由于重传的需要，使用SRQ自编协议延迟会增加，会改变，因此，SRQ协议不适合用于恒定比特率（CBR）服务。

    1.2前向差错控制（FEC）

    FEC是指代码信息在发射机和接收机中，控制模式可以自动根据编码原理误差修正一定的传动误差。在卫星传输的ATM宽带网络，FEC机制可以将在物理层，AAL层和高层。用于FEC的物理层可以对失去的信息进行修补，也用于高层在FEC数字协议不能纠正错误的前提下使用。通过对错误恢复的锗必须等待的时间大大增加其他网络校正方法的使用，导致在传输量减少与选择性重发协议相比，FEC需要信息通量消耗大。它具有较短的延迟的优势，和延迟固定的优势，所以FEC比SRQ更适合实时语音服务。

    1.3多站分集的自动反馈重发

    在通信卫星领域，多样性是提高链路的可靠性和减少电力需求常用的方法，在正确卫星信道下，它也是一种强大的差错整理抑制技术。在卫星ATM网络的多通道播出时，多样性相当于一个空间，在下行卫星信道噪声限值和每个通信站相互独立的条件下，多样性增益分集是可能的。

    错误控制的自动反馈重传是利用卫星ATM网络的多台多样性的概念，全面站接收ATM组播信息在检测PDU错误，它将发送一个ARQ请求相同的互连在地面站的广播范围的多点，为在本地环境中的错误恢复，如果还有通过反向链路重发请求是错误的。这种自适应差错控制卫星误差与传统控制方法相比，它可以与ATM协议及其与企业根据自适应改变控制参数类型错误，需要非常适合于多媒体业务和高速数据传输，是实现卫星ATM宽带网络的重要保证。现在，差错控制技术已成功地应用在信中的卫星通信和数据，从而促进发展卫星通信和数据通信发挥了巨大的作用。

    2移动通信中纠错编程技术

    移动通信的巨大优势在于在它可以提供灵活、高效的无线通信，接打电话不需要电缆作为传输媒介，它非常适合信息社会的发展。但同时，这也使得移动通信系统的研究，发展比有线通信系统的发展更复杂更具有挑战性。因为无线传输不仅会随着传播距离的增加引起的能量损失，并且由于多径效应的影响，快速衰落的多普勒频移信号的数据效应，程序代码之间的干扰和信号的严重失真，极大地影响了通信质量。为了解决这些问题，人们—直在探索各种先进的通讯技术方法来提高移动通信的性能及效果。

    2.1在移动通信信号系统中的准蜂窝系统的数字仿真

    BCH编程中，网络信道主要是传输业务模拟调频电话和少量的模拟信号，因此不应用数字编程处理技术。而控制信道传输数字信号，并进行数字调制和纠错编程。以欧洲的系统为例，采用FSK调制，8Kb/s基站传输速率是用BCH（40，28）编码，汉字距离d=5，有正确的2位随机错误编程的能力。后重复5次，以提高抗干扰，抗衰落能力；采用BCH码的移动站（48，36）进行纠错编码，汉明距离d=5，能纠正2个随机错误或正确的1和2个错误检测，并重复5次发送。需要提高卫星数字信号传输的可靠性以及有效的纠错程序。

    2.2窄带CDMA系统（IS-95）中的FEC编码

    移动通信CDMA系统是一个白干扰的系统，所以对多用户干扰（MUI）FEC数字协议和多径衰落是非常重要的。移动CDMA纠错数字协议系统根据正向和反向链路的设计，包括卷积编码，交织，CRC校验。这种卫星信息传输是在导向频率信道和前向链路的同步频率上，寻呼频率和正向业务频率的信息应在传输之前（2，1，9）卷积数字协议，卷积数字协议的生成函数=（111101011）和G1=（101110001）；然后，在重传的1流同步频率符号，16×8块交织；服务率和寻呼的.8kbps/2.4kbps/1.2kbps流量频率符号，分别为1/3/7的重传（9.6kbps数据流不重发），然后24×16的块交织。反向链路包括业务频谱和接入频谱生成函数：G0=（101101111）=（110110011），G1和G2=（111001001）。然后，接入卫星传输数字频谱后重发，重发的32×18交织器；以同样的方式与交织的反向业务信道，然后32×18。如果纠错编码和扩频调制的整体考虑，可以把传播作为内码，和信道码作为外码。以移动通信数据的连接为例，数字协议编程以及交织正交扩频64阶沃尔什函数，然后2长码直接序列扩频1周期。相干或非相干RAKE接收机的接收分集接收系统（信息最大码字比特）可以使用最大相关数值或以相关矢量表示。然后发送到外部SOVA编码器和交织器进行卫星数字编程发送。

    2.33G中的Turbo码

    Turbo码是由Berrou称为并行级联卷积码理论和thtimajshima 1993年首次提出的理论。通过交织器的两个递归编程系统并行联级Turbo码的编程器的解编程器，解编程器是两个分量译编程器之间的迭代，消除正反馈解编程器之间的外部信息传输，解编程器工作过程类似于涡轮，所以图像称为Turbo码。解编程器包括信息位和校验位输出，它代表了编码率为1/3。轮流删除两个奇偶校验位可以率为1/2码。奇偶发生器不同或不同的删除方式可以得到不同速率的Turbo码。在伪随机交织器在第二奇偶发生器rearrange信息序列。Turbo译编程器的程序代码转换的关键因素是一个出色的性能和组件描述DEC1分别描述DEC2解码地图或使用SOVA算法。MAP最大后验概率算法的维特比译码算法的复杂度比在3以上的时报、传统的卷积码只在0.5dB的增益，可提供每一个涡轮解码器，它映射的最大，这一点在低信噪比和迭代解码的条件是关键因素。在一般的应用程序，logarithm的MAP算法，即LOG-MAP算法的最小二乘法，最为加法操作，可以减少计算的复杂性，使得硬件实现成为可能。

    2.44G中的OFDM码

    移动无线通信的频率响应曲线大多是非常规的，而OFDM技术的主要思想就是在卫星传输频域通信分成多个频率通道时，将高速数据信号转换成多个并行的低速数据传输流，调制到一个频率在每个频率通道的窄带传输。移动的信号带宽相对带宽小于各子频率通道，每个子频率通道可以看到平坦衰落的频率通道，从而消除波形之间的干扰。由于OFDM是一种多协波调制信息技术，对OFDM系统的区分不同子频率通道之间的正交方式，子频率通道载波之间的频率可以相互重叠，从而减小了子频率通道间的相互干扰，大大提高了频率通道利用率。