无线通信中FEC 编码原理及评价(4)

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大家好,前面我们给大家介绍了无线通信中FEC编码原理(1)、(2)和(3),今天继续献上最后一篇,FEC编码原理及评价(4),关于无线通信FEC种类的评价,希望对大家有所帮助~

2.无线通信中的FEC

FEC编码在无线通信中有很多应用。这里我们主要介绍两种情况。

(1)Reed-Solomon(RS)

RS是Reed-Solomon的缩写,是一种非二进制的BCH码。对于任意一个正整数s,我们可以得到一段长度为n = q-1的对应的q-aryBCH码,其中q是一个素数的指数。当s = 1,q>2时,它就成为了一段RS码。

RS码由n个符号组成,每个符号含有m比特(根据不同应用m可以为任意长度)。这样,RS码不像其他Cyclic码那样只对单个比特操作,而是对于多个比特操作。RS码的一个很重要的特性就是脉冲纠错特性。其纠错能量为:t = (n-k)/2 这里n和k均与编码后的符号相关,而非比特。例如,一段(31,15)的RS码具有31个 5比特的编码符号,代表15个输入信息的符号或者75个输入信息的比特。这些能够改正8个独立的比特错误,或者四个长度等于或小于5比特的脉冲符号时长。

RS码的优点就是容错能力,所以很适合含有噪声和爆发性错误的无线通信。比如,当空间中的飞船向地球传回数字图片时,就是应用RS编码,并且RS编码已经扩展到卫星通信中。然而,RS编码是一个非常旧的概念,并且编码的延迟也非常明显。目前一种叫做龙卷风码(Tornado code)的新的编码方式正在广泛应用,它能够成功的解决软件基础环境中的延迟问题。

(2)Trellis编码调制

Trellis编码调制(Trellis Coded Modulation,TCM)是根据Shannon Hartley理论而设计的,能够同时进行编码和调制的方式。它是一种在一个连续数据流中每个符号应用奇偶校验的卷积码。下面的图片说明了一种简单地TCM算法。

                                                                                            Trellis code 示意图

即将要被编码的数据只能经过两条路径中的一条,所以这很像花园里的格子。如果在接收到的数据中有错误,然后应用这种调制方式,就能够根据错误数据两边的数据方便的重新计算出错误的数据。

这样,在每条信道中可以有更多的比特。TCM引入了附加的奇偶校验比特但是并不增加信号占用的带宽。

一个TCM的典型应用是空时格型编码(Space-Time Trellis Code,STTC),STTC是一种用在多天线无线通信中的空时编码。虽然它现在已经有了很广泛的应用,但是在编码是存在很复杂的状态并且错误很容易发生。

但是,TCM仍是一项在现代通信系统中很先进的技术。

 发展前景

FEC的优势就是接收端可以自行纠正信号中的错误,而不用请求发送端重新发送数据,这样节省了很多时间。目前,基于不同设备的需求,不同形式的FEC码在通信系统中被广泛应用。这些不同编码的区别主要体现在效率上。如以上我们讨论过的,由于处理速度的限制,CRC就不太适合于低端CPU,但是BCH就更适合于这类设备。

而且,一些更先进的编码也已经投入使用。他们应用了更先进的算法来提高编码解码的效率使得有限的带宽能够得到充分的利用。可以肯定,FEC在将来肯定会更加高效。编码会更加标准化而且性能会提高。而且成本会降低。

总之,无论是目前还是将来,FEC对于通信系统的稳定性和高效都扮演了很重要的角色。

文/纪桐