9、数字通信中的差错控制编码技术

数字通信中的差错控制编码技术

1. 引言

在数字传输中，误比特率（Pe）可通过增加[Eb/No]来降低，但这种方法存在实际限制。对于给定的比特率Rb，[Eb/No]与[C/No]成正比。增加[C/No]可通过提高发射功率和/或降低系统噪声温度来实现，但这些措施受成本限制，对于卫星上的设备还受尺寸限制。

在实际应用中，使用现成设备可实现约10⁻⁴的误比特率，这对于语音传输是令人满意的。但对于一些数据传输所需的更低Pe值，则必须使用差错控制编码。差错控制有两个功能：差错检测和差错纠正。大多数编码可以执行这两个功能，但不一定同时执行。一般来说，一种编码检测错误的能力比纠正错误的能力更强。

当仅采用差错检测时，接收方可以请求重传，这种技术称为自动重传请求（ARQ）。由于地球静止卫星的传输延迟时间长，ARQ在卫星通信中的应用有限。而前向纠错（FEC）允许在无需重传的情况下纠正错误，但实现起来比ARQ更困难且成本更高。

Pe值为10⁻⁴表示平均每10⁴比特中有1比特出错，误码性能有时用误比特率（BER）来表示。需要注意的是，Pe是由接收机输入处的噪声引起的，而BER是检测器输出处的实际误码率。当采用差错控制编码时，Pe和BER的区别变得很重要。Pe仍由输入条件决定，但如果差错控制编码实施得当，输出处的误比特率（BER）将小于输入处的误比特率。差错控制编码仅适用于数字信号，大多数情况下信号是二进制形式，消息符号为比特，即逻辑1和0。

编码是指在未编码的比特流中添加编码比特的过程，解码是指从编码比特流中恢复原始（未编码）比特流的过程。这两个过程通常组合在一个称为编解码器（codec）的单元中。

2. 线性分组码