级联码
通信系统中的技术
通常所述的通信系统中,我们也可以将编码、信道、译码整体看成一个广义的信道。这个信道也存在错误,因此对它还可进一步的纠错编译码。
背景
通信系统编码技术中,长期以来,由于译码复杂性的问题,人们将构造信道编码的重点放在短码上,寻找一种可译码的结构,使短码具有尽可能大的最小码距;对长码而言,其码距尽可能接近平均码距。
为了获得可译的高维长码,1966年Forney首先提出用两个确定的短码来构造长码的串联式级联码,希望通过对外码的译码纠正内码尚未纠正的错误。这一革新思想的引入,给信道编码,特别是长码的性能带来很大改善。
原理
Forney提出的串行级联码的基本思想是:将编制长码的过程分级完成,从而通过用短码级联的方法来提高纠错码的纠错能力。
它的目标:是利用两个短码串接构成一个长码。
典型的串行级联码方框图如图1所示。
串行级联编码器结构:当由两个编码串联起来构成一个级联码时,作为广义信道中的编码称为内码;以广义信道为信道的信道编码称为外码;由于内码译码结果不可避免地会产生突发错误。因此内外码之间一般都有一层交织器。
串行级联码的译码是按照从内到外的顺序进行的。即每个内码码字先分别进行译码,而每个内码字的估计值(即内码译码值),则被看作外码字的一个符号。值得注意的是,当内码译码发生错误时,这个错误时k维矢量中的一位分量发生了错误,还是所有分量发生了错误并不重要,因为它们都被认为是外码的一个码元错误。因此外码被认为具有纠正突发 错误的能力。
级联码的最初想法是为了进一步降低残余误码率(改善渐进性能),但是事实上它同样可以提高较低信噪比下的性能。
因此,级联码是由较好构造的短码进一步构造性能更好的长码(近随机码)的一种途径。新一代高性能编码如LDPC、Turbo码等都是级联码的例子。
类型
1.常见的级联结构
串行级联和并行级联两类。Turbo码是通过并行级联来构造长码的。
2.常见的级联组合方式
卷积码为内码,RS码为外码。这主要是为了充分利用卷积码可以进行最优的维特比译码,而且可以用软判决译码。而RS码又有较好的纠突发错误的能力。
内码和外码均采用卷积码,特别是当内码译码可以输出软信息时,更为有效。
特点
级联码的特点如下所述。
需要指出的是,级联码虽然大大地提高了纠错能力,但这个能力提高量中的大部分来源于编码效率的降低。如果从Eb/N0的角度看,级联的好处并不太大,但又一个好处是显然的,即在信道质量稍好时(信噪比较大时),误码可以做到非常低,即渐进性能很好。
然而在信道质量较差时,新增的一层编译码反而可能会使误码越纠越多。因此级联码存在明显的门限效应。缓解门限效应的方法,即是迭代译码。
参考资料
最新修订时间:2022-09-28 10:18
目录
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