信道編碼技術(shù)

數字信號在傳輸中往往由于各種原因，使得在傳送的數據流中產(chǎn)生誤碼，從而使接收端產(chǎn)生圖象跳躍、不連續、出現馬賽克等現象。所以通過(guò)信道編碼這一環(huán)節，對數碼流進(jìn)行相應的處理，使系統具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，可極大地避免碼流傳送中誤碼的發(fā)生。誤碼的處理技術(shù)有糾錯、交織、線(xiàn)性?xún)炔宓取?BR>               
            提高數據傳輸效率，降低誤碼率是信道編碼的任務(wù)。信道編碼的本質(zhì)是增加通信的可靠性。但信道編碼會(huì )使有用的信息數據傳輸減少，信道編碼的過(guò)程是在源數據碼流中加插一些碼元，從而達到在接收端進(jìn)行判錯和糾錯的目的，這就是我們常常說(shuō)的開(kāi)銷(xiāo)。這就好象我們運送一批玻璃杯一樣，為了保證運送途中不出現打爛玻璃杯的情況，我們通常都用一些泡沫或海棉等物將玻璃杯包裝起來(lái)，這種包裝使玻璃杯所占的容積變大，原來(lái)一部車(chē)能裝5000各玻璃杯的，包裝后就只能裝4000個(gè)了，顯然包裝的代價(jià)使運送玻璃杯的有效個(gè)數減少了。同樣，在帶寬固定的信道中，總的傳送碼率也是固定的，由于信道編碼增加了數據量，其結果只能是以降低傳送有用信息碼率為代價(jià)了。將有用比特數除以總比特數就等于編碼效率了，不同的編碼方式，其編碼效率有所不同。
               
            數字電視中常用的糾錯編碼，通常采用兩次附加糾錯碼的前向糾錯（FEC）編碼。RS編碼屬于第一個(gè)FEC，188字節后附加16字節RS碼，構成（204，188）RS碼，這也可以稱(chēng)為外編碼。第二個(gè)附加糾錯碼的FEC一般采用卷積編碼，又稱(chēng)為內編碼。外編碼和內編碼結合一起，稱(chēng)之為級聯(lián)編碼。級聯(lián)編碼后得到的數據流再按規定的調制方式對載頻進(jìn)行調制。

               
            前向糾錯碼（FEC）的碼字是具有一定糾錯能力的碼型，它在接收端解碼后，不僅可以發(fā)現錯誤，而且能夠判斷錯誤碼元所在的位置，并自動(dòng)糾錯。這種糾錯碼信息不需要儲存，不需要反饋，實(shí)時(shí)性好。所以在廣播系統（單向傳輸系統）都采用這種信道編碼方式。

            下圖是糾錯碼的各種類(lèi)型:

            1、RS編碼
               
            RS碼即里德-所羅門(mén)碼，它是能夠糾正多個(gè)錯誤的糾錯碼，RS碼為（204，188，t=8），其中t是可抗長(cháng)度字節數，對應的188符號，監督段為16字節(開(kāi)銷(xiāo)字節段）。實(shí)際中實(shí)施（255，239，t=8）的RS編碼，即在204字節（包括同步字節）前添加51個(gè)全“0”字節，產(chǎn)生RS碼后丟棄前面51個(gè)空字節，形成截短的（204，188）RS碼。RS的編碼效率是：188/204。
            2、卷積碼
               
            卷積碼非常適用于糾正隨機錯誤，但是，解碼算法本身的特性卻是：如果在解碼過(guò)程中發(fā)生錯誤，解碼器可能會(huì )導致突發(fā)性錯誤。為此在卷積碼的上部采用RS碼塊，
            RS碼適用于檢測和校正那些由解碼器產(chǎn)生的突發(fā)性錯誤。所以卷積碼和RS碼結合在一起可以起到相互補償的作用。卷積碼分為兩種：
            (1)基本卷積碼:
                  基本卷積碼編碼效率為，η＝1/2, 編碼效率較低,優(yōu)點(diǎn)是糾錯能力強。
            (2)收縮卷積碼:
                
            如果傳輸信道質(zhì)量較好，為提高編碼效率，可以采樣收縮截短卷積碼。有編碼效率為：η＝1/2、2/3、3/4、5/6、7/8這幾種編碼效率的收縮卷積碼。
                 編碼效率高，一定帶寬內可傳輸的有效比特率增大,但糾錯能力越減弱。
            3、Turbo碼
                1993 年誕生的Turbo 碼，單片Turbo 碼的編碼/解碼器，運行速率達40Mb/s。該芯片集成了一個(gè)32