[發明專利]一種基于比特能量鏈式編碼及信道參量的自適應通信方法

無效

• 申請號: 200910189679.2
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN101697505A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發明（設計）人: 方致藍
• 申請（專利權）人: 方致藍
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于數字信號通信領域，特別涉及數字信號傳輸過程中一種信源--信道聯合編解碼方法和設備，用于實現在噪聲干擾嚴重和參數隨機變化的信道中進行可靠通信。

背景技術

在通信系統中，把存在噪聲干擾和傳輸特性隨機變化的信道稱為隨參信道。目前，在移動通信、宇航通信、海洋水聲通信以及近幾年發展起來的電力線載波通信等方面，都把如何在隨參信道中進行可靠通信作為主要的研究對象。信號通過隨參信道傳輸的數學模型如圖1所示，信號S_i(t)通過隨參信道的輸出為：

S₀(t)＝C(t)*S_i(t)+n(t)

式中C(t)是表示信道特性的函數，它可能包括各種線性失真、非線性失真、交調失真、時變衰落等；n(t)表示白噪聲和脈沖噪聲的疊加。因此，信號通過隨參信道傳輸后發生了各種畸變，包括：振幅畸變、頻率彌散、相位漂移，深度衰落等。這些畸變對通信可靠性帶來了非常不利的影響。

在信道容限定理(W為信道帶寬，P_av為信號平均功率，N₀為噪聲的單邊功率譜密度；信道容量C的單位為b/s)中，定義了比特能量：E_b＝P_av/C，和信噪比：這兩個重要概念，為現代通信理論提供了重要理論依據。

比特能量E_b＝P_av/C是表述傳輸每比特信號所需平均功率，在實際應用中一般用接收機解調輸出的比特判決電平來表示，以二進制2fsk或2PSK信號的解調輸出為例，其比特能帶圖如圖2所示，令比特“0”輸出E_b0＝0、比特“1”輸出E_b1＝1，如圖2a所示；當存在小噪聲n₀干擾時能帶圖如圖2b所示，圖中d為判決門限，由于噪聲干擾帶ΔE_b0和ΔE_b1沒有超越門限d，因此判決正確性不受影響；而在隨參信道中由于噪聲n₀干擾很大，經常出現如圖2c所示能帶圖，當判決時刻處于t₁、t₂、t₃時，就會發生比特判決錯誤。

信噪比Eb/No反映的是接收解調輸出的有用信號與無用雜波幅度之比，信噪比越小發生比特判決錯誤的機率越大，在數字信號傳輸系統中，比特判決錯誤的輕重程度通常以誤碼率來衡量，根據誤碼率公式：

pe=12[1-erf[Eb(1-ρ)n0]]]]>

式中ρ為二元信號的相關系數，因此提高比特能量E_b和降低噪聲n₀是提高通信可靠性的重要方法，由于降低噪聲n₀難以做到，因此提高比特能量E_b成了可行的選擇。

現有的改善隨參信道通信能力的方法都建立在兩大技術基礎之上：

第一、采用信源信道編碼，通過編碼增加數學相關性強的冗余碼元序列及進行數學相關譯碼算法來提高編碼增益。編碼技術在理論上得到香農第二定理的支持，香農第二定理指出，任何一個通信信道都有確定的信道容量C，如果通信系統所要求的傳輸速率R小于C，則存在一種編碼方法，當碼長n充分大并應用最大似然譯碼時，信息的錯誤概率可以達到任意小。因此，尋找構造優良的編碼方案及采用有效的譯碼算法一直是通信技術研究的追求目標。

對一種編碼技術的好壞一般采用編碼增益來評價，其含是：在給定誤碼率情況下，編碼與非編碼傳輸相比，使信噪比E_b/n₀獲得額外提高的分量：