what is the purpose of channel coding?(信道编码的作用?)

信道、信道编码及其作用

1.信道(channel)
  信道和通信电路并不等同,用来表示向某一个方向传送信息的媒体。因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道。 从通信的双方信息交互方式看有三个基本方式:单工,半双工,全双工通信.
  从信道上传送的信号分为 基带(baseband)和宽带(broadband)信号.
  基带信号:就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示,然后送到线路上传输。
  宽带信号:将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号
2.信道编码
  信道编码的实质是在信息码中增加一定数量的多余码元(称为监督码元),使它们满足一定的约束关系,这样,由信息码元和监督码元共同组成一个由信道传输的码字。一旦传输过程中发生错误,则信息码元和监督码元间的约束关系被破坏。在接收端按照既定的规则校验这种约束关系,从而达到发现和纠正错误的目的。
  为什么要进行信道编码?
  信息通过信道传输,由于物理介质的干扰和无法避免噪声,信道的输入和输出之间仅具有统计意义上的关系,在做出唯一判决的情况下将无法避免差错,其差错概率完全取决于信道特性。因此,一个完整、实用的通信系统通常包括信道编译码模块。视频信号在传输前都会经过高度压缩以降低码率,传输错误会对最后的图像恢复产生极大的影响,因此信道编码尤为重要。
3.信道编码的作用
  一是使码流的频谱特性适应通道的频谱特性,从而使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,减小发生差错的可能性;
  二是增加纠错能力,使得即便出现差错也能得到纠正。
  提高数据传输效率,降低误码率是信道编码的任务。信道编码的本质是增加通信的可靠性。但信道编码会使有用的信息数据传输减少,信道编码的过程是在源数据码流中加插一些码元,从而达到在接收端进行判错和纠错的目的,这就是我们常常说的开销。这就好象我们运送一批玻璃杯一样,为了保证运送途中不出现打烂玻璃杯的情况,我们通常都用一些泡沫或海棉等物将玻璃杯包装起来,这种包装使玻璃杯所占的容积变大,原来一部车能装5000个玻璃杯的,包装后就只能装4000个了,显然包装的代价使运送玻璃杯的有效个数减少了。同样,在带宽固定的信道中,总的传送码率也是固定的,由于信道编码增加了数据量,其结果只能是以降低传送有用信息码率为代价了。将有用比特数除以总比特数就等于编码效率了,不同的编码方式,其编码效率有所不同。
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