無線通信中FEC 編碼原理及評價(2)

大家好,前面我們給大家介紹了無線通信中FEC編碼原理,今天繼續獻上FEC 編碼原理及評價(2),希望對大家有所幫助~

二. FEC的原理及種類

   1. FEC的原理

簡單的說,FEC是一種為數據傳輸而設計的差錯控制技術。發送端在需要傳輸的數據中加入冗餘數據。接收端則根據這些冗餘數據檢測出整個數據中的誤碼。當接收端檢測出碼字中的錯誤,立即將它們改正。

FEC利用了Shannon-Hartley定理中給出的傳輸速率(或信息比特速率)Rb 和信道容量Rmax 的區別。在一段足夠長的碼字中使用FEC,付出了增加傳輸延遲的代價來降低誤碼率Pb [Schwartz,1987]。增加的延遲主要來自這幾方面:需要組合將要傳送的碼字,接收到數據後需要花時間來計算從而檢測出錯誤並改正。然而,差錯控制的好處往往要比由於處理FEC所帶來的延遲重要的多。

   2. FEC工作機制

 

上圖表示的是利用了FEC的整個通信過程。在最開始階段,信源將產生一串信息比特。在編數據在編碼器中編碼,在這個過程中,原始數據的前面將會加入(n-k)個冗餘比特(也稱作校驗比特)。n表示整個數據的比特數,k表示原始信息的比特數。冗餘碼,也稱作糾錯碼,與原始信息有一種特殊的計算關係,這樣接收端就可以根據冗餘碼來糾正數據中的錯誤。這裡的一個很重要的參數就是冗餘度,表示為(n-k)/n。在特定的帶寬中,整個傳輸數據的長度是有限制的。也就是說,冗餘度越高,數據中的信息含量就越少。然而,當冗餘度到達一定高度時,就可以保證接收端接收信息的準確性。之後,經過調製器(modulator)的數據就變成了可以發送到信道中的信號。經過信道的傳輸後,接收端收到信號,解調信號使其從模擬信號還原為數字格式。由於冗餘碼和原始的信息存在特定的關係,解碼器(decoder)則可以檢測其中的錯誤並得到原始的比特。最後將這些數字信息傳給信宿。

3. FEC的種類

FEC碼主要有兩個種類,塊狀碼和卷積碼。

塊狀碼主要作用於固定長度的數據塊(包)或者預先定義長度的符號。一段數據含有n比特,其中有k個信息比特,剩下的就是冗餘比特。實際操作中塊狀碼可以被解碼到特定的長度,並且冗餘碼只與統一塊中的信息碼相關。塊狀碼也有許多類型,比如Reed-Solomon編碼,Golay,,BCH,多維度校驗,和Hamming碼。

卷積碼主要作用於隨即長度的比特或符號流。與塊狀碼不同,卷積碼不是只與在同一塊中的信息碼相關,而是與前一塊的碼字相關。這種FEC要比另外一種複雜。

後續中我們仍會繼續獻上更多無線通信中FEC編碼原理的相關知識,期待您的評論於意見哦~~~

未完待續

文/紀桐