信息工程毕业论文：信道编码方法的分析与实现.doc

东华理工大学软件学院毕业设计（论文） 毕业设计（论文）题 目：信道编码方法的分析与实现英文题目：Channel coding for Analysis and Implementation 专 业：信息工程班 级：*学 号：*学生姓名：*指导教师：* 二零壹零年五月IV东华理工大学软件学院毕业设计（论文） 摘要摘 要在实际信道上传输数字信号时，由于信道特性的不理想以及加性噪声和人为干扰的影响，系统输出的数字信息不可避免地会出现差错。因此，为了保证通信内容的可靠性和准确性，每一个数字通信系统对输出信息码的差错概率即误码率都有一定的要求。为了降低误码率，常用的方法有两种：一种是降低数字信道本身引起的误码，可采用的方法有：选择高质量的传输线路、改善信道的传输特性、增加信号的发送能量、选择有较强的抗干扰能力的调制解调方案等；另一种方法就是采用差错控制措施，使用信道编码。在许多情况下，信道的改善是不可能的或者是不经济的，这时只能采用信道编码方法。因此实现信道编码方法具有重要的意义。在数字电视和通信系统中,为提高信息传输可靠性,广泛使用了具有一定纠错能力的信道编码技术,如奇偶校验码、行列监督码、恒比码、汉明码、循环码(CRC)等编码技术。信道编码的本质是增加通信的可靠性，或者说增加整个系统的抗干扰性。对信道编码有下列要求：1.透明性：要求对所传消息的内容不加任何限制； 2.有纠错能力；3.效率高：为了与信道频谱匹配和具有纠错能力，通常要向原信号添加一些码，要求加入最少的比特数而得到最大的利益；4.包含适当的定时信息。在这些要求中，除编码的必须信息外，所作的处理主要有两条：一是要求码列的频谱特性适应通道的频谱特性从而是传输过程中能量损失最小，提高信号能量与噪声能量的比例。减少发生差错的可能性；二是增加纠错能力，使得即便出现差错，也能得到纠正。关键字：信道编码；纠错检错；奇偶校验；汉明码；CRC东华理工大学软件学院毕业设计（论文） ABSTRACTABSTRACTChannel to transmit digital signals in real time, as the non-ideal channel characteristics and the additive noise and human disturbance, the out put of digital information are bound to be mistakes. Therefore, in order to ensure the reliability and accuracy of the content of communications, a digital communications system for each output code error probability of bit error rate that has certain requirements.To reduce the error rate, commonly used in two ways: one is to reduce the number of channel bit error caused by its own, the following methods: Select high-quality transmission lines, to improve the transmission characteristics of the channel to increase signal transmission power, Select a strong anti-interference ability of modulation and demodulation programs; Another method is to use error-control measures, use of channel coding. In many cases, the improvement of the channel is not possible or not economical, then only use channel coding. Therefore, channel coding method to achieve significance.In digital television and communication systems, to improve the reliability of information transmission, extensive use of error-correcting capability of a certain channel coding techniques, such as parity codes, the ranks of monitoring code, constant ratio codes, Hamming codes, cyclic codes (CRC)other coding techniques. The nature of channel coding is to increase communication reliability, or increase the over all system interference immunity. The channel coding has the following requirements: 1.Transparency: requirements on the content of the message transfer without any restrictions; 2. There is error correction capability; 3.Efficiency: In order to match the channel spectrum and has the error correction capability usually add some code to the original signal, adding a minimum number of bits required to gain the biggest benefits; 4. contain the appropriate timing information. Of these, in addition to encoding information, the processing main two: either the code out of the spectrum in order to adapt to channel the spectrum is the minimum energy loss during transmission, to improve the signal energy and noise energy ratio. Reduce the possibility of mistakes; second is to increase the error correction capability, so even if the errors can also be corrected.Key words：Channel coding; Error correction error detection; Parity check; Hamming code; CRC东华理工大学软件学院毕业设计（论文） 目录目 录摘 要I关键字IABSTRACTIIKey wordsII绪论1 1.1 信道编码的简介1 1.2 信道编码的背景和发展1 1.3 研究的目的和意义2 1.3.1 目的2 1.3.2 基本条件2 1.3.3 前期工作2 1.3.4 课题内容概要和关键问题2 1.3.5 意义3 1.4 可行性分析3 1.4.1技术可行性3 1.4.2管理可行性32. 程序开发的技术支持4 2.1 MATLAB通信工具概述4 2.2 MATLAB图形用户界面5 2.3 通信原理仿真平台设计5 2.4 VC技术概述63. 信道的分类8 3.1 两种不同角度的信道编码8 3.1.1 通信角度的信道编码8 3.1.2 信息论角度的信道编码8 3.2 有线信道8 3.2.1 有线信道的原理8 3.2.2 有线信道的特点8 3.3 无线信道8 3.3.1 无线信道的特点8 3.3.2 无线信道特性9 3.3.3 三种不同系统的无线信道特性10 3.3.4 研究无线信道的意义104. 纠错检错的基本原理11 4.1 差错控制的基本概念11 4.1.1 差错的特点11 4.1.2 差错控制的基本方式11 4.1.3 误码控制的基本原理12 4.1.4 误码控制编码的分类12 4.1.5 有关误码控制编码的基本概念13 4.2 纠错编码方式简介15 4.2.1 奇偶监督码15 4.2.2 行列监督码16 4.2.3 恒比码16 4.2.4 汉明码17 4.2.5 循环码（CRC）19 4.2.6 里德-索罗门码(Read-Solomon)21 4.2.7 卷积码(Convolutioncodes)235. 在MATLAB软件或VC中的仿真实现24 5.1 汉明编码24 5.1.1 VC编写24 5.2 奇偶校验码26 5.2.1 VC编写26 5.3 循环码CRC28 5.3.1 MATLAB编写28 5.4 RS28 5.4.1 MATLAB编写28总结31致 谢32参考文献33东华理工大学软件学院毕业设计（论文） 绪论绪论1.1 信道编码的简介信道是指传输信号的通道。但是,经过信源编码后并不能将信号直接送到传输通道发送出去,因为数字信号在传输中受到衰减、杂波、干扰等所造成的质量劣化是突变性的(模拟信号质量的劣化是渐变的),也就是说,数字信号在衰减、杂波或干扰没有低于某一门限时,只要接收设备能判别出0码和1码,信号质量就不会受到大的影响,而一旦超过此门限,接收设备判别不出0码和1码,信号就会丢失。因此,在数字信号传输中最重要的是防止误码,也就是要尽量降低误码率。因此,在数字信号传输中要在信号源的原数码序列中以某种方式加入某些作为误差控制用的数码(即纠检错码),以实现自动纠错或检错的目的,这就是信道编码或纠错编码。由此可见,信道编码目的是为了降低信号的误码率,提高信号传输的可靠性。在我国大部分上星的节目中,都采用了前向纠错的方法(FEC),即在发送端按照一定规则,在信号数码中加入一定的控制误差用数码,以组成具有纠错能力的码,接收端收到后,按预先的规则进行解码,确定信息中有无错误,若有错误,确定其位置并进行纠正。1.2 信道编码的背景和发展信息是一种抽象的内涵，必须依附某种有形的载体才能传输，这种载体就叫信号。模拟信号的每一个瞬间都包含无限信息量，无法使用“码”这种有限载体；数字信号则是包含有限信息量，于是就产生了编码技术。信道编码是以信息在信道上的正确传输为目标的编码，可分为两个层次：一个是如何正确接受载有信息的信号；二是如何避免少量差错信号对信息内容的影响。然而从信息论角度来看的信道编码是指第二层次的编码，即差错控制编码。从差错控制的角度看，按加性干扰引起的错码分布规律的不同，信道可以分为三类，即随机信道，突发信道，和混合信道 。在随机信道中，错码的出现是随机的，切错码之间是统计独立的。例如，由正态分布白噪声引起的错码就具有这种性质。因此，当信道中加性干扰主要是这种噪声时，就称这种信道为随机信道。在突发信道中，错码是成串集中出现的，也就是说，在一些短促的时间区间内会出现大量的错码，而在这些短促的区间之间却又存在较长的无错码区间。这种成串出现的错码称为突发错码。产生突发错码的主要原因之一是脉冲干扰，而信道中的衰落现象也是产生突发错码的另一主要原因。当信道中加性干扰主要是这种干扰时，便称这种信道为突发信道。我们把既存在随机错码又存在突发错码，且哪一种都不能忽略不计的信道，称为混合信道。对于不同类型的信道，应采用不同的差错控制技术。 近些年来，伴随着通信技术的快速发展，人们对通信质量的要求变得也越来越高，因而对有效而可靠的数据传输和存储系统的需要也日益增长。因而在系统的设计中，设计者最为关心的主要是差错控制，以实现数据的可靠重现。差错控制编码已成为现代通信系统和数字计算机中不可分割的一部分。本文主要介绍了差错控制编码中线性分组码的基本原理，在此基础上，论述了汉明码及循环码的编、解码原理和方法，并介绍了RS译码法和卷积译码法两种译码法的特点和主要区别，还简要说明了线性分组码的差错特性。随着信息技术的发展，数据的传输或存储越来越大，与此同时，数据的出错概率也大大增加。保持数据的正确性，仅依赖于器件和设备的可靠运算是不行的。为了纠正数据在传输过程中出现的错误，信息应具有某种冗余形式以保护数据。这就导致了编码理论的产生。编码的任务就是纠正数据在数字通信系统的传输和计算机系统的存储中出现的错误，以保持数据的正确与完整性，从而保护数据。在数字通信系统中，由于信道内存在加性噪声、信道传输特性不理想造成的码间串扰，信号误码是不可避免的!为了确保系统的比特误码率指标，通常采用循环码进行编码，其编码和解码设备较简单，且纠错检错能力强!循环码纠错方法是在发送端将被传输的信息附加上监督码元，监督码元与信息码元之间相互约束! 接收端按规则校验信息码元与监督码元之间的关系! 一旦传输发生差错，信息码元与监督码元的关系就受到破坏，从而在接收端可以发现错误并纠正错误! 在通信软件中大多数采用循环码进行数据差错控制，有较大的实际应用价值!1.3 研究的目的和意义1.3.1 目的1.数字信号传输中所采用的基本信道编码技术，如奇偶校验，CRC校验，汉明码等；2.能够对现有的数字信号传输中所采用的基本信道编码方法的性能进行仿真分析。3. 对现有信道编码方法的研究有助于开发出新的编码方法，完成信道编码。1.3.2 基本条件一定的编写代码能力（C或者matlab）。1.3.3 前期工作熟悉信道的相关知识；熟悉基本的信道编码技术。1.3.4 课题内容概要和关键问题1.内容概要：信道编码的意义；信道编码的基本原理；信道编码的几种基本方法；信道编码的实现以及性能分析。2.关键问题：对纠错检错技术的深入理解，在此基础上实现信道编码方法以及对其进行性能分析。1.3.5 意义对于数字话音传输系统，为10-310-4，但对于计算机网络之间传输的资料，则要求误码率小于10-9，而对于某些关键性的数据传输，要求误码率甚至更低。为了降低误码率,选择高质量的传输线路、改善信道的传输特性、增加信号的发送能量、选择有较强的抗干扰能力的调制解调，采用差错控制措施，使用信道编码等方法来实现。1.4 可行性分析可行性分析（FeasibilityAnalysis）也称为可行性研究，是在系统调查的基础上，针对新系统的开发是否具备必要性和可能性，对新系统的开发从技术、经济、社会的方面进行分析和研究。可行性研究的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决。该编码方案的可行性分析包括以下几个方面的内容。1.4.1技术可行性技术上的可行性分析主要分析技术条件能否顺利完成开发工作，硬、软件能否满足开发者的需要等。该系统采用了当前流行的VC,MATLAB等语言进行开发，因此，系统的软件开发平台已成熟可行。硬件方面，科技飞速发展的今天，硬件更新的速度越来越快，容量越来越大，可靠性越来越高，价格越来越低，其硬件平台完全能满足此系统的需要。1.4.2管理可行性只要熟悉信道的相关知识；熟悉基本的信道编码技术。经过一定的培训，人们能够正确使用,现有的编码方法比较科学，测试基本通过。32东华理工大学软件学院毕业设计（论文） 程序开发的技术支持2. 程序开发的技术支持2.1 MATLAB通信工具概述美国MathWorks公司推出的软件产品MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化软件，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，受到信号处理、控制系统、通信系统等诸多应用学科的科技工作者的欢迎。MATLAB语法规则简单，编程特点更贴近人的思维方式。尤其是MATLAB中SIMULINK平台为用户提供了友好的图形用户界面，模型由模块组成的框图来表示，用户建模只需通过简单的单击和拖动鼠标的动作即可完成。MATLAB中的通信工具箱是目前比较成熟的通信系统模拟仿真工具。它由运算函数和仿真模块组成，可以用来进行通信领域的研究、开发、系统设计和仿真。其方便实用性既大大减轻了工程技术人员的编程负担，也为初学者快速全面地了解和掌握通信系统的基本概念与原理提供了一个便捷工具。用户既可以在MATLAB的工作空间中直接调用工具箱函数，也可以利用SIMULINK平台构造自己的仿真模块，扩大通信工具箱的内容。MATLAB通信工具箱的设计界面如图2.1所示。整个设计界面包括了通信系统的各个部分，用户可以根据需要进行系统整体或任一部分的仿真研究，十分方便快捷。基于上述设计界面，MATLAB提供了两种仿真方法。一种是在SIMULINK平台中，框图中的每个模块在每个时间步长上都同时执行，称为时间流仿真。这种方式可以让用户在仿真同时重置模块的绝大多数参数，观察系统随之引起的变化；另一种方法是在MATLAB的工作空间中，待处理的数据首先要激活一个运算单元，然后再激活下一个运算单元，即函数按照数据流的顺序依次执行，称为数据流仿真。这个方法不能在仿真中进行参数的重置，但对于同学系统的不同仿真需求，有较高的灵活性。两种仿真方法相比较而言，各有其优缺点，用户应根据设计任务不同，选择其中更合适的一种。信源信源编码纠错编码调制多址接入发送滤波器信宿信源译码纠错译码解调多址接入信道接收滤波器图2.1 MATLAB中通信工具箱设计界面通信原理中，常常借助于各种信号的时域波形图以及频谱图来说明系统的原理，指出相应的电路设计应达到的目标。要将承载消息的信号保质保量地传送给接收者， 就必须对它们进行各种处理，而这些处理过程中会用到大量的数学计算。 MATLAB(MatrixLaboratory，矩阵实验室)以数组为基本处理对象，具有丰富的矩阵运算功能，并且MATLAB是一个开放性的系统，具有模块化的结构，任何用户自己已定义的函数都可作为MATLAB函数进行调用。因此通信原理仿真平台选择MATLAB作为开发环境，借助于MATLAB的图形用户界面设计向导(GUIDE)进行软件界面设计，所有仿真功能采用MATLAB语言编程实现。2.2 MATLAB图形用户界面GUI(GraphicalUserInterfaces，图形用户界面)是用户与计算机程序之间的交互方式，是用户与计算机进行信息交流的方式。MATLAB图形用户界面设计向导(GUIDE)提供的设计向导包括控制面板、属性编辑器、事件过程编辑器、对齐工具和菜单编辑器五个图形用户界面编辑工具。利用该向导用户可以将图形界面的外观,包括所有的按钮以及图形的位置确定下来,然后用MATLAB的回调程序编辑器来编写完成约定任务的函数代码,从而方便快捷地设计一个图形用户界面。实现一个GUI的过程包括两个基本任务：一是GUI的组件布局，另一个是GUI组件编程。GUIDE首先是一个组件布局工具集，能够生成用户所需的组件资源并保存在一个FIG文件中；其次，GUIDE还将生成一个包含GUI初始化和发布控制代码的M文件，该文件为回调函数(用户在图形界面中激活某一控件时要执行的函数)提供了一个框架。GUIDE主要是一个界面设计工具，MATLAB将所有GUI支持的用户控件都集成在这个环境中并提供界面外观、属性和行为响应方式的设计方法。本平台的主菜单采用了用户菜单(Uimenu)进行设计。2.3 通信原理仿真平台设计通信仿真对于通信系统的教学与研究具有重要意义,本文旨在设计一个通用的通信原理仿真平台,要求能够实现通信中常见技术，如：模拟调制、数字调制、抽样与量化、数字基带传输系统的分析和仿真，并要求该平台操作简单方便，具有良好的可扩展特性。通信原理仿真平台由图形用户界面(GUI)、系统仿真执行器和功能代码库三部分组成。系统仿真执行器的功能是：识别图形用户界面指令，读取仿真所需参数，调用功能代码库的相关代码，实现数据传递、执行仿真。用户通过GUI访问执行器，执行器采用对话框驱动方式。功能代码库主要由各个功能模块的相应M文件组成，是平台的仿真功能得以实现的基础。具体地说,基于MATLAB的通信原理仿真平台的设计步骤如下：(1).根据上文对系统功能的分析,对通信原理仿真平台进行功能模块的提取和确定确定通信原理仿真平台由数字基带信号仿真模块、模拟调制仿真模块等6个仿真模块组成。每个模块中可有一组相似的对象。采用MATLAB语言编程实现了各个功能模块的M文件，形成功能代码库，使之服务于搭建的通信原理仿真平台。(2).通过设计GUIDE应用程序的选项来进行GUI组态该对话框的选项包括窗口重画行为、命令行访问、生成文件选择、生成回调函数原型、使用系统背景颜色配置等选项，通过不选或选中它们，可以实现图形用户界面的整体组态设计。(3).使用界面设计编辑器进行GUI设计MATLAB界面设计编辑器组件平台中包含所有能够在GUI中使用的用户界面控件，即按钮、单选按钮、拴牢按钮、复选框、编辑框、静态文本、滚动条、组合框、列表框以及弹出式菜单等。一个GUI中可以存在一个或多个以上的GUI组件。编写用户GUI组件行为响应控制(即回调函数)代码确保图形用户界面完成所有预定的通信原理仿真功能。MATLAB的GUIDE可以根据用户GUI的版面设计过程直接自动生成M文件框架，用户可以直接用这个框架来编写自己的函数代码。保存GUI激活GUI界面，确保界面符合预定的要求，设计满意后保存GUI。执行GUI运行通信系统仿真平台的应用程序M文件，对它进行反复调试，使界面及各用户控件符合系统预定的功能。2.4 VC技术概述Visual C是Windows平台下强大的应用程序开发环境，基于VC几乎可开发从底层到直接面向用户的各个方面的软件MATLAB的应用程序界面开发功能远小如VC方便强大，而VC在工程计算方面则要比MATLAB繁锁得多,因此实现MATLAB与VC的联合编程，可以为科研工作和工程开发提供强大的技术支持。要实现VC、MATLAB联合编程必须解决两方面的问题：一是接口的问题。包括VC语言程序对MATLAB引擎函数库的调用及数据参数的互传；二是数据组织问题。下面就联合编程在数字基带传输系统仿真中如何实现加以讨论。对于仿真过程的实现，基本可以分为四步，即：仿真程序界面的建立；编译环境的设置；编写MATLAB仿真绘图函数；程序打包。（1） 仿真程序界面的建立数字基带传输系统是通信系统的重要组成部分，实现对数字基带传输系统的仿真，我们要完成四部分的仿真工作即：码型仿真、升余弦滤波器仿真,部分响应仿真、蒙持卡罗仿真。本程序主界面采用属性页面结构实现功能为单击题标进入相应页面在完成页面中各种参数的设定后点击相关按钮即可显示仿真形具有快捷、方便、直观的效果程序界面在VisualC+60环境下开发。程序中实现仿真的关键是VC对MATLAB引擎函数库的调用及参数的传递。（2） 编译环境的设置1)对MATLAB编译环境进行设置在MATLABA环境中运行mes-setup命令，按屏幕提示选择有关选项，此处选编译器为MicrosoftVisualCC+version6.0inC：ProgramFilesMicrosoftVisualStudio。路径按实际情况选择。2)对VC编译环境进行设置选择VC编译器主菜单下TOOLS->OPTIONS->DIRECTORIES选择SHOWDIRECTORIESFOR列表框。把MATLAB的包含文件路径C：matlab6plexterninclude和库文件路径C：matlab6plexternlibwin32Microsoftmsvc60添加到VC路径中去。选择VC编译器主菜单下project->selting->link->general->object/librarymodules下加入libmx.lib、libmat.lib、libeng.1ib三个静态库。（3） 编写MATLAB仿真绘图函数在MATLAB环境下编写绘制升余弦滤渡器输入输出信号波形的wavecompare_Rcos()函数后即可实现输入输出信号波形的仿真。（4） 程序打包由于VisualC+生成的程序可以脱离VisualC+的编译环境而运行。因此,在装有VisualC+和MATLAB的机器上，只要将用MATLAB编写的程序拷贝到MATLAB的work目录下，点击由VisualC+生成的exe文件即可运行该程序。3.信道的分类信道是信号的传输媒质，可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光缆等。无线信道有地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各种散射信道等。如果我们把信道的范围扩大，它还可以包括有关的变换装置，比如：发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等，我们称这种扩大的信道为广义信道，而称前者为狭义信道。3.1 两种不同角度的信道编码3.1.1 通信角度的信道编码通信原理课程内容侧重于如何正确接收载有信息的信号，比如在数字基带信号传输中讨论的编码，主要目标或是为了消除直流分量，或是为了改进信号频谱，以适应信道特性，或是为了便于在信号流中提取时钟频率，或是为了数字信号的透明传输。还有的是为了压缩占用频带、抑制码间干扰，如部分响应系统。这个层次上的码，如曼彻斯特码、AMI码、HDB3码、NbmB码和部分响应系统中的相关编码，一般称之为线路编码，有时也混称为信道编码。3.1.2 信息论角度的信道编码从信息论角度来看的信道编码是指如何避免少量差错信号对信息内容的影响，即差错控制编码，包括各种形式的纠错、检错编码，可统称为纠错编码。纠错编码的理论体系属于信息理论，但纠错码的实现离不开有形载体的信号理论，因此信息的编码与信号的编码有天然联系，却又不能等同。3.2 有线信道3.2.1 有线信道的原理有线信道以导线为传输媒质，信号沿导线进行传输，信号的能量集中在导线附近，因此传输效率高，但是部署不够灵活。这一类信道使用的传输媒质包括用电线传输电信号的架空明线、电话线、双绞线、对称电缆和同轴电缆等等，还有传输经过调制的光脉冲信号的光导纤维。3.2.2 有线信道的特点传输媒体为导线（双绞线或者光纤等），信号沿导线传输，能量相对集中在导线附近，因此具有较高的传输效率。信噪比高但频带资源窄、存在回波和非线性失真。3.3无线信道3.3.1无线信道的特点（1）频谱资源有限虽然可供通信用的无线频谱从数十MHz到数十GHz，但由于无线频谱在各个国家都是一种被严格管制使用的资源，因此对于某个特定的通信系统来说，频谱资源是非常有限的。而且目前移动用户处于快速增长中，因此必须精心设计移动通信技术，以使用有限的频谱资源。（2）传播环境复杂前面已经说明了电磁波在无线信道中传播会存在多种传播机制，这会使得接收端的信号处于极不稳定的状态，接收信号的幅度、频率、相位等均可能处于不断变化之中。 （3）存在多种干扰电磁波在空气中的传播处于一个开放环境之中，而很多的工业设备或民用设备都会产生电磁波，这就对相同频率的有用信号的传播形成了干扰。此外，由于射频器件的非线性还会引入互调干扰，同一通信系统内不同信道间的隔离度不够还会引入邻道干扰。（4）网络拓扑处于不断的变化之中无线通信产生的一个重要原因是可以使用户自由的移动。同一系统中处于不同位置的用户、以及同一用户的移动行为，都会使得在同一移动通信系统中存在着不同的传播路径，并进一步会产生信号在不同传播路径之间的干扰。此外，近年来兴起的自组织（ad-hoc）网络，更是具有接收机和发射机同时移动的特点，也会对无线信道的研究产生新的影响。3.3.2无线信道特性不同频段的无线电波，其传播方式和特点是不相同的。对工作于VHF和UHF频段的移动通信来说，电波传播的方式主要是空间波，即直射波、折射波、散射波以及它们的合成波 。模拟移动通信多采用调频传号，调频方式的捕获效应对同频干扰有一定的抑制作用。而衰落现象会显著改变调频信号特性，消弱其捕获效应。不同的环境，其传播特性也不尽相同。复杂、恶劣的传播条件是移动信道的特征，这是由在运动中进行无线通信这一方式本身所决定的。对于移动通信来说，恶劣的信道特性是不可回避的问题。要在这样的传播条件下保持可以接受的传输质量，就必须采用各种技术措施来抵消衰落的不利影响。这就是各种抗衰落技术，包括分集、扩频跳频、均衡、交织和纠错编码等。另外，信号传输方式，如调制方式，对信道中的衰落也要有一定的适应能力。许多抗衰落实用技术已成功地应用于模拟无线系统。在数字移动通信中，针对数字传输的特点又发展出许多新技术。各种抗衰落技术和数字传输技术的研究对发展数字移动通信系统是十分重要的。3.3.3 三种不同系统的无线信道特性 （1）数字微波中继通信系统中的无线信道一般意义下的数字微波中继系统主要用于固定站点之间的无线通信，通常使用1GHz以上的频段，采用视距通信。为了能够传输更远的距离，需要微波站建设在海拔较高的地方，通常在站点设计时使微波链路满足自由空间传播条件，即视线距离地面有足够的余隙，此时信号的衰减近似看作只有由于距离的增加而带来的信号能量的扩散，信道条件比较稳定。（2）短波电离层信道对于短波电离层信道，电离层随机扰动和多径效应是最主要的特点。电离层扰动本质上决定了短波电离层反射通信的特点，即信道不稳定，信号的起伏和衰落较大。多径效应是指无线信号经过多条路径后被接收端接收。（3）移动通信系统中的无线信道GSM移动通信系统工作的频段有900MHz和1800MHz两个频段，GSM移动通信系统中的无线传输用于基站和移动台之间的信息收发，基站发射的无线信号可能会经过周围建筑物的反射被移动台接收，当移动台运动时，这些多径分量之间的相位差要发生变化，因此总合成的振幅就发生的起伏，它体现为接收信号强度的快衰落，也称为多径衰落；在移动台移动过程中，还存在一种相对较慢的起伏，由于地形地物的沿途变化，某个较强多径分量的加入和退出将会使得接收信号强度呈现较大的起伏，它体现为接收信号的慢衰落，这种衰落又称为阴影衰落。此外移动通信系统中还存在多径时延扩展和多普勒效应的影响。信道特性是选择各种编码和调制收发体制的基础和出发点，如在数字移动通信系统中，必须对抗多径效应和接收信号的快速衰落所造成的不利影响，这就需要在信源编码、信道编码、调制技术、多址方式等多个方面进行精心的设计。3.3.4研究无线信道的意义在无线信道中，高误码率限制了其传输性能，采用有线网络中使用的检错重发技术由于重发次数频繁，严重降低了传输效率。因此通常用前向纠错来降低信道中的高误码率，传统的前向纠错在一定程度上降低了丢包率，但并不能灵活地适应网络内部的链路差异。因此寻找一种能够根据无线网络当前链路状况对数据的差错编码等做出更改的自适应前向纠错算法，对提高网络传输的效率具有重大意义。东华理工大学软件学院毕业设计（论文） 纠错检错的基本原理4. 纠错检错的基本原理4.1 差错控制的基本概念4.1.1 差错的特点由于通信线路上总有噪声存在，噪声和有用信息中的结果，就会出现差错。噪声可分为两类，一类是热噪声，另一类是冲击噪声，热噪声引起的差错是一种随机差错，亦即某个码元的出错具有独立性，与前后码元无关。冲击噪声是由短暂原因造成的，例如电机的启动、停止，电器设备的放弧等，冲击噪声引起的差错是成群的，其差错持续时间称为突发错的长度。衡量信道传输性能的指标之一是误码率PO，PO=错误接收的码元数/接收的总码元数。目前普通电话线路中，当传输速率在6002400bit/s时，PO在之间，对于大多数通信系统，PO在之间，而计算机之间的数据传输则要求误码率低于。4.1.2 差错控制的基本方式差错控制方式基本上分为两类，一类称为“反馈纠错”，另一类称为“前向纠错”。在这两类基础上又派生出一种称为“混合纠错”。(1)反馈纠错这种方式在是发信端采用某种能发现一定程度传输差错的简单编码方法对所传信息进行编码，加入少量监督码元，在接收端则根据编码规则收到的编码信号进行检查，一量检测出(发现)有错码时，即向发信端发出询问的信号，要求重发。发信端收到询问信号时，立即重发已发生传输差错的那部分发信息，直到正确收到为止。所谓发现差错是指在若干接收码元中知道有一个或一些是错的，但不一定知道错误的准确位置。(2)前向纠错这种方式是发信端采用某种在解码时能纠正一定程度传输差错的较复杂的编码方法，使接收端在收到信码中不仅能发现错码，还能够纠正错码。采用前向纠错方式时，不需要反馈信道，也无需反复重发而延误传输时间，对实时传输有利，但是纠错设备比较复杂。(3)混合纠错混合纠错的方