信道编码技术及电子系统工程应用分析

发表时间:2020/11/20   来源:《中国电业》2020年7月第19期   作者:丰晓湘
[导读] 本文将对信道编码的应用作用加以介绍,同时介绍现代化的信道编码,进而指出编
        丰晓湘
        深圳市赋安安全系统有限公司    广东省深圳市518000
        摘要:本文将对信道编码的应用作用加以介绍,同时介绍现代化的信道编码,进而指出编译码问题及其方法,最终借助实例分析信道编码技术在电子系统工程当中的应用,以期为有关部门提供参考。
        关键词:信道编码技术;电子系统工程;卷积码;纠错
        引言:当今社会已经步入了信息化时代,社会各个领域都逐步引用了先进的信息技术,同时其实际应用成效越来越好。全新的信道编码技术,可以编码压缩,防止传输信息时出现损坏或者丢失,以便确保信息能够被安全、可靠地传输,能够被有效应用于电子系统工程中。
1.编译码问题与方法
        对于通信的系统性能而言,稳定性、可靠性以及安全性属于对系统性能进行衡量的关键原因,各自对应着速度、信息传输精准度以及保密性。若想有效运用信道编码,有关部门必须充分关注系统稳定性以及可靠性[1]。
1.1编译码问题
        香农的第二以及第三定理属于支持信道编码的关键理论,其中,对于编码的错误控制层面而言,相应最重要的工作即对分组卷积码以及线性的分组码进行纠错。在线性分组码当中,对冗余码进行增加形成相应监督码,此码的纠错以及检错水平较高;而对于译码来说,应结合最大似然法译码,对码汉明距离进行判断,将最小汉明距离的码查找出来,此码即自发送端被传送而来的对应码。所谓编码较为抽象,其一般会借助矩阵进行描述,从而把输入对应信息序列以及生成对应矩阵做乘法,如此便可获取编码后对应符号。而对应译码经由奇偶校验的矩阵便能对译码准确性进行检测。
        1.1.1LDPC码以及Turbo码
        LDPC码以及Turbo码属于两类与香农极限性能相近的信道编码。其中:
        (1)Turbo码:此类码若处于低信噪比环境,将拥有比其余编码更佳的性能,其已被广泛应用于非实时数据的相应通信层面,同时该码属于卷积码以及分组码对应一种混合物,其排列包含了混杂级联卷积码、并行级联卷积码以及串行级联卷积码。由于存在交织器,因此编码器拥有较高纠错水平。
        (2)IDPC码:此类码属于一种线性分组码,主要有以下特征:运算译码的方法存在线性复杂度,同时自校验译码的特征明显,尤其是在信噪比较高的环境里依然可以使译码工作难易度被降低,从而使误比特率的整体性能提升,这能够使高性能信号的通信需要被有效满足。
        由此可见,LDPC码能够在复杂度最低的状况下将最好的性能展现出来,即若性能相等,此码相对于Turbo码而言,其复杂度仅为后者25%。相较于其余类型的编码,LDPC码的明显优势体现在以下几点:①有效降低了译码器复杂程度,可检验非规则的LDPC码的保护能力较好;②能够确保译码彻底实现并行,所以能够确保最终所得译码速度越来越快。
        1.1.2卷积码
        现今的卷积码主要为和编码各不相同的码,这是由于此码进行判决的时候往往会对以往信息加以利用,因此卷积码应当具备记忆功能。而对于卷积码相应编码器来说,其主要的组成部分包含逻辑电路以及移位寄存器1个,编码器能够对所有进入信息帧生成相应码字帧。

与此同时,有关人员还可以将编码器对应状态图描绘出来,编码器能够结合实际输入状况发生改变。一般可以按照状态图将网格图描绘出来。从网格图可以对卷积码实际距离加以明确,其便是译码无数卷积码的关键凭证。通常利用某生成多项式对卷积码加以表示,极度便于编码,而编码操作还能够被描述成生成和信息矩阵相应乘积。若想使表达更为方便和严谨,就应当生成相应的函数。经由对状态图进行修改,便可获得所需的生成函数。展开此函数级数,能够将输入路径以及汉明距离直观展现出来,继而获取相应汉明距离的全零路径对应数字。
1.2编译码方法
        在如今的信息技术发展状况下,存在丰富多样的信道编译码方法,但是对于任何编译码来说,其都会受到纠错要求所影响,在确保自身有效性以及可靠性的基础上,全面优化通信系统和信道,此类优化模式即抗干扰编码(又被称作“纠错编码”),以此原理所得的主要检错编码为奇偶校验码,其中包含了群计数码、垂直奇偶校验码以及水平奇偶校验码。除此之外,还包含了简单集中的,包括重复码以及定比码在内的纠错码、检错码等,尽管其拥有相对单一的性能,然而因为其自身便具有较好的便利性以及灵活性,因此能够被有效运用到通信系统当中。而相较于常规现行分组码,此类码主要为汉明码所派生的,且具有一定线性关系的一类编码,而在相应的具体运用过程中,此类编码一般为了可以获得所需要的长度,往往会缩减信息位,获得原码对应缩短码,继而以汉明码为基础,对有关监督元进行增设,并且实现增余或扩展,继而使自身的纠错水平得以被有效提高。
        从完备码获得的非完备译码以及完备译码能够将分组吗实际纠错水平充分反映出来,并且明确其属于部分纠错亦或全部纠错。而循环码在持续发展阶段,具有一定的特殊性,特别是从具体的运用层面来看,无论循环码属于译码或者编码电路都并不困难、复杂,能够被极为方便地实现,同时相应编、译码模式也更为完善。
        由此可知,当前信道编码拥有丰富多样的方式,属于在实际发展进程中被持续完善和生成的,然而不管发展趋势怎样,其主要的发展方向都应与相应理论指导相适应。编译码发展趋势主要是由信道编码的理论所决定,其能够确保编、译码的方式被进一步完善。因此,所有方式往往都具存在局限性,然而此局限性无法使新方法的发展以及生成受到阻碍[2]。
2.应用实例
        在一个智能建筑群电子系统项目当中,建设部门制定了被应用到DTTB(数字电视地面广播)的调制编码规划,主要相关内容为用多级分组乘积码将常规串行级联编码进行替代,以便使频谱整体效率被提高,另外在应用分辨率较多的星座图后,可以确保系统可以处于相同DTTB的信道当中。
        利用以Map-MAX-L0G为基准的Turbo码设计各项信息的接收端,如此能够为精准接受信息提供可靠保障。对仿真运算对应结果加以利用,相应有较高优先级的码流拥有7dB的比特信噪比,其能够提供可靠性较高的服务;同时优先级为中低级的码流,能够对室外的固定接收予以相应支持。另外在项目方案当中,此方案会对LDPC码线性与网络编码相应线性特点使模块化设计得以被有效落实,并且能够以软输出以及软输入方式简化编译码,同时使自身效率被充分提升。相对而言,网络安全编码以及信道安全编码拥有相同重要性,但是二者最大的差异性在于:网络安全编码的重点在于运用网络人员相应个人信息界面中,其工作侧重点为安全保护信息数据;而后者工作重点即错误保护针对传输信道的相应信息,以便使信息抗干扰水平更高,使数据丢失以及误码发生几率下降。
3.结语
        总之,在理论层面上可知,信道编码应当对译码器与编码器现存问题加以处理,主要是信道最大传送信息率是否可行以及如果大于此数值的时候相应产生的问题。合理应用信道编码技术,能够借助编译码来有效保护信号传输的相应信息,有关部门必须对其予以高度关注。
参考文献:
[1]雷维嘉,李玉玉.减小信道编码安全间隙的两次加扰方案[J].系统工程与电子技术,2020,042(002):458-465.
[2]赵锦瑾,刘智惟,沈利军.高码率遥测TPC编码应用技术研究[J].导弹与航天运载技术,2019,000(002):121-126.
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