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5g的控制信道编码方式_5gnr上行支持的信道编码

發布時間:2023/12/15 综合教程 28 生活家
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 5g的控制信道编码方式_5gnr上行支持的信道编码 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

目錄

第1章 物理層架構

1.1 物理層內部功能協議棧

1.2 5G NR下行選項A

1.3 5G NR下行選項B

1.4NR的物理層數據處理過程概述

第2章 物理層信道編碼過程

2.1NR物理層信道編碼與交織過程

2.2信道編碼概述

2.5 冗余信息與增益之間的關系

第4章常見的檢錯技術

4.1奇偶校驗

4.2CRC校驗

4.3MD5完整性校驗

第5章 常見的糾錯技術

5.1 什么前向糾錯碼FEC

5.2 糾錯的基本原理:海明碼

5.2.1 為什么要了解海明碼?

5.2.2 海明碼的基本原理:冗余校驗位與數據為的關系:

5.2.3 海明碼的基本原理:發送時的編碼過程

5.2.4 海明碼的基本原理:接收時的解碼糾錯過程

5.2.5 優缺點

5.3Turbo碼,Polar碼,LDPC編碼比較

5.4 物理層編碼算法的多樣化

5.5 UCI, DCI的編碼策略

第6章 速率匹配

6.1 為什么需要速率匹配

6.2 什么是速率匹配

6.3 速率匹配的決定因素有:

6.4 速率匹配的機制

第7章 交織/加擾

7.1 無線信道檢錯糾錯的局限

7.2無線信道的特征與降低出錯率的方法

7.3 交織的來源和基本思想

7.4 交織編碼的基本原理





第1章 物理層架構

對本章節的注解:

本章節內容的作用在于:從宏觀感受物理層信道編碼在整個物理層協議棧中的位置和作用,無需深究每個環節。主體內容從第2章節開始。

1.1 物理層內部功能協議棧

1.2 5G NR下行選項A

1.3 5G NR下行選項B

1.4NR的物理層數據處理過程概述

(1)信道編碼與交織:處于計算機通信領域,這是計算機的底盤和擅長的地方。

(2)調制解調: 二進制序列到復指數子載波序列的映射過程,這是從計算機領域到數字信號處理DSP領域的跨越! 從計算機通信領域向數字無線通信領域的跨越!從此處開始進入數字信號處理領域!

(3)多天線技術的層映射

(4)擴頻預編碼(僅僅用于上行,可選): 這是數字無線通信領域,在相同的頻率資源,由“單一”空間向“碼分”空間的跨越。

(5)多天線MIMO技術的預編碼:這是數字無線通信領域中,在相同的頻率資源,由“單一”空間向“分層”空間的跨越。

(6)無線資源映射RE mapping: 這是數字無線通信領域,這是由串行的時間域并行的頻率域的跨越。

(7)數字波束賦形:這是數字無線通信領域中,相同的頻率資源,由“全向”空間向“波束局部”空間的跨越。

(8)OFDM變換(時域到頻域的轉換):這是各個獨立的頻域子載波信號到時域信號的轉換,這是無線通信領域中,從頻域信號時域信號的跨越!

(9)RF射頻調制:這是在無線通信領域中,由數字無線通信領域模擬無線通信領域的跨越?。?!

本文主要探討LTE和NR的信道編碼技術

第2章 物理層信道編碼過程

2.1NR物理層信道編碼與交織過程

物理層信道編碼與交織不是單一的編碼,而是由一組編碼組成。

以發送為例, 闡述物理層信道編碼的過程以及其中涉及到的主要,接收過程與之相反。

(1)TrBlock:來自MAC層傳輸信道需要發送的數據塊。

(2)CRC:對傳輸層數據塊尾部添加CRC,這是一種檢錯技術。

(3)數據塊分段處理,主要考慮MAC層和物理層處理的數據塊的大小不同。

(4)數據塊分段數據的CRC校驗

(5)信道編碼LDPC碼,Polar碼,這是一種糾錯技術。

(6)速率匹配(Rate matching)是指傳輸信道上的比特被重發(repeated)或者被打孔(punctured),以匹配物理信道的承載能力(物理信道的承受能力受信道質量的限制),信道映射時達到傳輸格式所要求的比特速率。

(7)比特交織:指在傳輸前,將比特流中的比特重新排列,使差錯隨機化的過程,

交織的實施,基于如下的兩個事實:

  • 無線信道的干擾,通常是突發性的,而不是持續的、連續的干擾。
  • 檢錯或糾錯機制,只能應對個別比特的出錯,不能應對大批量的比特的出錯。法不責眾。

(8)concatenation: 編碼塊的合并,把分組、速率匹配后數據重新進行合并。

2.2信道編碼概述

(1)信道編碼的原因與動機

數字圖形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生誤碼,從而使接收端產生圖象跳躍、不連續、出現馬賽克等現象。

數字信號經過數字調制、模擬調制后,在信道中傳輸,也會出現各種干擾,導致接收端無法從接收到的電磁波中恢復二進制比特。

信道編碼是:對二進制數據流進行相應的處理,使系統具有一定的檢錯、糾錯和抗錯(抗干擾)的能力,可極大地避免碼流傳送出錯后的重傳導致的性能的下降。

由于移動通信存在干擾和衰落,在信號傳輸過程中將出現差錯,故對數字信號必須采用糾、檢錯技術,即糾、檢錯編碼技術,以增強數據在信道中傳輸時抵御各種干擾的能力,提高系統的可靠性。

對要在信道中傳送的數字信號進行的糾、檢錯編碼就是信道編碼。

(2)信道編碼的理論基礎

信道編碼之所以能夠檢出和校正接收比特流中的差錯,是因為加入一些冗余比特,把幾個比特上攜帶的信息擴散到更多的比特上。為此付出的代價是:必須傳送比發送信息比特所需要的更多的比特

提高數據傳輸效率,降低誤碼率是信道編碼的任務。

信道編碼的本質是增加通信的可靠性。

(3)信道編碼的代價:額外的開銷

但信道編碼會使有用的信息數據傳輸減少,信道編碼的過程是在源數據碼流中加插一些碼元,從而達到在接收端進行判錯和糾錯的目的,這就是我們常常說的開銷。

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,這種包裝使玻璃杯所占的容積變大,原來一部車能裝5000個玻璃杯的,包裝后就只能裝4000個了,顯然包裝的代價使運送玻璃杯的有效個數減少了。

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。

(4)誤碼處理的方法

  • 檢錯技術:奇偶校驗、CRC校驗、MD5完整性校驗等。
  • 糾錯技術:分組碼、卷積碼、出錯重傳、前向糾錯等。
  • 交織技術:把突發性、收到干擾的比特塊中的比特打散,分散到不同的地方。
  • 線性內插等。

2.5 冗余信息與增益之間的關系

冗余信息越多,信息正確傳輸的增益越大,冗余信息的增加與增益的關系并非是線性的,而是log關系。

校驗位長度(n-k)與信息位長度k的比值,稱為編碼開銷。

開銷越大,FEC方案的理論極限性能越高,但增加并不是線性的,開銷越大,開銷增加帶來的性能提高越小。開銷的選擇,需要根據具體系統設計的需求來確定。

上圖中,冗余信息的開銷比例在30%左右性價比是最高的,經濟價值是最高的。

第4章常見的檢錯技術

所謂檢錯:就是檢查數據是否有數據比特傳輸出錯,但無法確定哪一位出錯,也無法糾錯的技術。

因此,糾錯的結果糾偏措施:就是請求發送方對整個數據塊進行重傳,重新發貨。

4.1奇偶校驗

(1)奇偶校驗概述

奇偶校驗(Parity Check)是一種校驗一組比特傳輸正確性的方法。

在數據比特發送時:在數據末位添加一個比特,確保所有傳輸的比特位中,1的個數是奇數或偶數。

在數據比特接收時:根據被傳輸的一組二進制比特的數位中“1”的個數是奇數或偶數來進行校驗判斷。

依據數據塊中包含奇數個1的判斷法則稱為奇校驗。

依據數據塊中包含偶數個1的判斷法則稱為偶校驗。

(2)編碼效率 = N/(N+1)

  • 僅需要1個比特的冗余信息

(3)檢錯效率

  • 偶校驗只能檢驗處奇數位出錯;
  • 奇校驗智能檢驗處偶數位出錯。

(4)應用場合

  • 物理傳輸信道可預測,且信道穩定,誤碼率低的場合。如RS232串口通信。
  • 使用與少量比特數據的傳輸,如7bit的ASCII碼的傳輸。

(5)優點

  • 軟硬件實現簡單:奇偶校驗位是一個表示給定位數的二進制數中1的個數是奇數或者偶數的二進制數,奇偶校驗位是最簡單的錯誤檢測碼,
  • 編碼效率高:僅僅需要增加一個比特的冗余位。

(6)缺點:

  • 只能檢錯:如果傳輸過程中包括校驗位在內的奇數個數據位發生改變,那么奇偶校驗位將出錯表示傳輸過程有錯誤發生。因此,奇偶校驗位是一種錯誤檢測碼,但是由于沒有辦法確定哪一位出錯,所以它不能進行錯誤校正。發生錯誤時必須扔掉全部的數據,然后從頭開始傳輸數據。
  • 在噪聲很多的媒介上成功傳輸數據可能要花費很長的時間,甚至根本無法實現。

4.2CRC校驗

(1)CRC校驗概述

循環冗余校驗(Cyclic Redundancy Check, CRC)是一種根據網絡數據包或計算機文件等數據產生簡短固定位數校驗碼的一種信道編碼技術。主要用來檢測或校驗數據傳輸或者保存后可能出現的錯誤。

它是利用除法及余數的原理來作錯誤偵測的。其基本思想是將要傳送的信息M(X)表示為一個多項式L,用L除以一個預先確定的多項式G(X),得到的余式就是所需的循環冗余校驗碼。這種校驗又稱多項式校驗。

“循環”是指:使用傳送的信息比特組成的多項式除以特征多項式,循環求余數,直到留下最后的余數。

“冗余”是指:添加一定比特的冗余比特,這些冗余比特的數值,是相除之后的余數,余數比特序列與待傳輸的比特序列和特征多項式是相關的。

比如:

(1)設約定的生成多項式為G(x)=x4+x+1,其二進制表示為10011,共5位,其中k=4。

(2)假設要發送數據序列的二進制為101011(即f(x)),共6位。

(3)在要發送的數據后面加4個0(生成f(x)*xk),二進制表示為1010110000,共10位。

(4)用生成多項式的二進制表示10011去除乘積1010110000,按模2算法求得余數比特序列為0100(注意余數一定是k位的)。

(5)將余數添加到要發送的數據后面,得到真正要發送的數據的比特流:1010110100,其中前6位為原始數據,后4位為CRC校驗碼。

(6)接收端在接收到帶CRC校驗碼的數據后,如果數據在傳輸過程中沒有出錯,將一定能夠被相同的生成多項式G(x)除盡,如果數據在傳輸中出現錯誤,生成多項式G(x)去除后得到的結果肯定不為0。

(2)編碼效率

  • 常見的CRC多項式有CRC16和CRC32, 增加的冗余比特為16bit或32比特。

(3)應用場合

  • 廣泛應用大量比特傳輸的數據通信場合。

(4)優點

  • 電路實現簡單
  • 能夠實現大數據比特通信的場合

(5)缺點

  • 只能發現錯誤,而不能糾正錯誤。
  • CRC校驗比特流的長度與CRC冗余的長度關系:2^n-1, 如CRC16只能應對2^16=65535個比特。

4.3MD5完整性校驗

(1)MD5概述

MD5信息摘要算法(英語:MD5 Message-Digest Algorithm),一種被廣泛使用的密碼散列函數,可以產生出一個128位(16字節)的散列值(hash value),用于確保信息傳輸完整一致。

MD5算法的原理可簡要的敘述為:MD5碼以512位分組來處理輸入的信息,且每一分組又被劃分為16個32位分組。

經過了一系列的處理后,算法的輸出由4個32位的分組組成,將這4個32位分組級聯后將生成一個128位(4*32=128)散列值.

(2)編碼效率

  • 增加128比特的冗余信息,這128比特的信息反映了原始數據的特征。

(3)應用場合

  • 大量數據比特完整性校驗和保護。完整性校驗的本質是對數據比特的檢錯。
  • 數字簽名
  • 文件完整性檢查
  • 密碼保存
  • MD5只能對整個大數據塊進行校驗。

(4)特點

  • 壓縮性:無論數據長度是多少,計算出來的MD5值長度相同,為128bit (16字節)
  • 容易計算性:由原數據比特序列容易計算出MD5值序列
  • 抗修改性:即便修改一個字節,計算出來的MD5值也會巨大差異,其分散特性極強。
  • 抗碰撞性:知道數據和MD5值,很小概率找到相同MD5值相同的原數據,即很難根據MD5的值,反推出原始數據序列。

第5章 常見的糾錯技術

所謂糾錯:就是檢查數據是否有數據比特傳輸出錯,并且能夠確定是哪一位出錯,同時能夠把出錯自的比特糾正為正確的比特。(一旦確定哪一位出錯,其實就可以糾錯,因為二進制只有0和1兩種狀態

為了更好的理解物理層的糾錯編碼技術,這里會從前向糾錯碼FEC的概念開始,并且先談談LTE的信道編碼技術,最后再闡述大名鼎鼎的Polar以及與之對應的LDPC。

5.1 什么前向糾錯碼FEC

前向糾錯編碼(FEC)并非是某一個具體的編碼技術,而是一類糾錯編碼技術的統稱。

之所以“前向”糾錯,該技術糾錯的是針對已經接收到的比特數據,稱之為前向糾錯。

“前向”糾錯對應的就是“后項”糾錯, 后項糾錯,簡單的講,就是請求發送方重新再發送一份相同的數據。很顯然,前向糾錯的難度遠遠大于后向糾錯。

前向糾錯編碼(FEC)技術通過在傳輸碼列中加入冗余糾錯碼(不僅僅是檢錯),在一定條件下,通過解碼可以自動糾正傳輸誤碼,降低整體的接收數據的誤碼率(BER)。能夠被自動糾錯的傳輸出錯比特,可以認為是正確傳輸的比特,客觀上起到了抗干擾的能力。

糾錯的好處:避免整個數據包中只有部分bits傳輸出錯,而重傳整個數據的情形。

糾錯的缺點:需要增加比檢錯更多的冗余信息,有效數據占比得到很大的降低,數據編碼率下降。

信道質量良好的情況下,多余的冗余比特就是一種資源的浪費。

但在信道質量不好的情形下,糾錯功能極大的降低了數據的重傳,提升了整體的性能。

FEC技術是一種廣泛應用于通信系統中的編碼技術。

分組碼:

以典型的分組碼為例,其基本原理是:在發送端,通過將kbit信息作為一個分組進行編碼,加入(n-k)bit的冗余校驗信息,組成長度為n bit的碼字。

碼字經過信道到達接收端之后,如果錯誤在可糾范圍之內,通過譯碼即可檢查并糾正錯誤bit,從而抵抗信道帶來的干擾,提高通信系統的可靠性。

在光通信系統中,通過FEC的處理,可以以很小的冗余開銷代價,有效降低系統的誤碼率,延長傳輸距離,實現降低系統成本的目的。

(1)編碼開銷:

假設有效數據長度為k,編碼后的數據長度為n,則冗余信息為n-k。

校驗位長度(n-k)與信息位長度k的比值,稱為編碼開銷。

開銷越大,FEC方案的理論極限性能越高,但增加并不是線性的。

開銷越大,開銷增加帶來的性能提高越小。

開銷的選擇,需要根據具體系統設計的需求來確定。

(2)判決方式:

FEC的譯碼方式(檢錯、糾錯的方式)分為硬判決譯碼和軟判決譯碼兩種。

硬判決FEC譯碼器輸入為0,1電平,由于其復雜度低,理論成熟,已經廣泛應用于多種場景。

軟判決FEC譯碼器輸入為多級量化電平。

在相同碼率下,軟判決較硬判決有更高的增益,但譯碼復雜度會成倍增加。

微電子技術發展到今天,100G吞吐量的軟判決譯碼已經可以實現。隨著傳送技術的發展,100G時代快速到來,軟判決FEC的研究與應用正日趨成熟,并將在基于相干接收的高速光通信中得到廣泛應用。

(3)碼字方案:

當確定開銷和判決方式后,設計優異的碼字方案,使性能更接近香農極限,是FEC的主要研究課題。

目前,軟判決LDPC碼,由于其良好的糾錯性能,且非常適合高并行度實現,逐步成為高速光通信領域主流FEC的方案。

后面會繼續討論LDPC碼與Polar碼的進一步的細節。

5.2 糾錯的基本原理:海明碼

5.2.1 為什么要了解海明碼?

海明碼本身是一種只能糾正一個bit出錯的場景,原理簡單,在4G&5G中也沒有應用。

但海明碼是理解更復雜的糾錯碼的基礎,通過對海明碼的理解,可以理解糾錯碼的基本原理,強烈建議在理解LTE Turbo碼和NR的Polar碼之前,先理解海明碼的原理?。。?/p>

海明碼是最簡單的糾錯碼,通過理解海明碼,可以理解糾錯編碼工作原理:

  • 如何發現錯誤比特所在的比特位;
  • 糾錯碼是如何糾錯的?

其中發現錯誤比特位置是根本。

糾錯很容易,因為二進制比特只有0和1,如果發現特定的比特出錯,只需要取反就實現了糾錯的功能。

5.2.2 海明碼的基本原理:冗余校驗位與數據為的關系:

5.2.3 海明碼的基本原理:發送時的編碼過程

即用4個冗余位就可以完成對8比特bit中任意比特糾錯的能力。

校驗碼的插入位置:

校驗位負責校驗的比特數:

把每個比特位置進行分解,分解成指數數值的累加和。

1 = 2^0

2 = 2^1

3 =2^1 +2^0

…….

位置1的校驗位,負責所有比特位置中包含1位置的那些比特, 這里就是奇數位。

位置2的校驗位,負責所有比特位置中包含2位置的那些比特, 這是2,3,6,7, 10, 11

位置4的校驗位,負責所有比特位置中包含4位置的那些比特, 這里是4,5,6,7,12

位置8的校驗位,負責所有比特位置中包含8位置的那些比特, 這里就是8,9,10,11,12

5.2.4 海明碼的基本原理:接收時的解碼糾錯過程

備注:1 -》出錯 =》 0

備注:校驗正確

備注:校驗出錯。

備注:校驗出錯。

備注:校驗正確

出錯的第2個校驗:2,3,6,7,10,11

出錯的第4個校驗:4,5,6,7,12

正確的第1個校驗:1,3,5,7,9,11

結論:第6位出錯,第7位不出錯。

糾錯:第6位取反。

  • 在數據接收時,先把接收到的比特進行分組,
  • 對每個分組在進行偶校驗
  • 如果組內沒有比特出錯,則校驗結果為0
  • 如果組內有比特出錯,則校驗結果為1,
  • 最后每個組的校驗結果組合在一起,得到一個二進制序列,這個二進制序列的值就是出錯的位置。
  • 最后進行糾錯:指定位置的比特取反。

5.2.5 優缺點

(1)優點:

  • 由于漢明編碼簡單,它們被廣泛應用于內存(RAM)。

(2)缺點:

  • 只能發現一個bit的出錯時的位置

(3)需要注意和強調的是:

  • 海明碼是一種就糾錯碼
  • 糾錯的冗余信息并不是添加到整個二進制比特塊的最后,而是插入到二進制比特的中間。
  • 或者說,先把待編碼的數據進行分組,冗余糾錯碼信息是插入到每個分組塊的尾部,而不是以整個數據比特塊的尾部。因此,糾錯碼,又稱為分組糾錯碼。

這里有關于海明碼的比較詳細的、形象的說明,請參考:

說人話,人話,漢明碼(海明碼、hamming code)通俗易懂的解釋,說人話。_Yonggie的博客-CSDN博客_漢明碼

「全站講的最清晰」海明碼原理_嗶哩嗶哩_bilibili

5.3Turbo碼,Polar碼,LDPC編碼比較

(1)三碼之爭

江湖傳言:

LDPC碼的發明者美國人Robert Gallager是香農的學生。

Polar碼的發明者土耳其的Erdal Arkan是Gallager的學生。

在5G的三碼競爭中,Turbo首先出局。

(2)Turbo碼概述

Shannon 編碼定理指出:如果采用足夠長的隨機編碼,就能逼近Shannon 信道容量。

Turbo 碼是一種巧妙的編碼方式,它巧妙地將兩個簡單分量碼通過偽隨機交織器并行級聯來構造具有偽隨機特性的長碼,并通過在兩個單出入單輸入(SISO)譯碼器之間進行多次迭代實現了偽隨機譯碼。

Turbo的故事:

Turbo碼 – 接近完美的編碼_隨風而去飄飄飄的博客-CSDN博客_turbo碼

LTE物理層之信道編碼–數據信息編碼:turbo編碼_浪跡天涯_的博客-CSDN博客_吳宇飛turbo碼解釋

(3)Polar碼概述

極化碼(Polar Codes)是一種新型編碼方式,也是目前3GPP標準制定中的業務信道的編碼技術方案。

通過對華為極化碼試驗樣機在靜止和移動場景下的性能測試,針對短碼長和長碼長兩種場景,在相同信道條件下,相對于Turbo碼,可以獲得0.3~0.6dB的誤包率性能增益,

同時,華為還測試了極化碼與高頻段通信相結合,實現了20Gbps以上的數據傳輸速率,驗證了極化碼可有效支持ITU所定義的三大應用場景。

(4)LDPC碼概述

LDPC是Low Density Parity Check Code英文縮寫,意思是低密度奇偶校驗碼,

(5)LDPC與Polar的比較

5.4 物理層編碼算法的多樣化

長碼:物理層業務數據信道采用LDPC編碼

短碼:物理層小區廣播信道采用Polar編碼

5.5 UCI, DCI的編碼策略

不同長度的數據,采用了不同的編碼策略。

短碼:只有K>11是才采用Polar碼,且長度不同,采用不同的Polar碼編碼選項。

超短碼:其他編碼

第6章 速率匹配

6.1 為什么需要速率匹配

無線信道的質量是隨時變換的,而不是固定不變或事先確定的。

不同的信道質量,調制解調的方式不同。

無線信道質量越好,越可以采用高階調制,且相同的RE時頻資源,傳輸的數據速率越高。

也就說,分配給用戶的業務信道,即使是時頻資源都不發生變化,通過其傳輸的數據速率也是根據業務信道的質量變化實時變化的,取決于調制階數。

無線信道的傳輸速率,決定了單個TTI調度周期內,在該信道上傳送的比特的數量。

6.2 什么是速率匹配

經過物理層信道分組和編碼后的二進制比特流,并沒有速率信息。

速率匹配:就是根據物理層信道實時的傳輸速率,對MAC層數據塊分組和編碼后的二進制比特流,進行切割或填充,以便符合物理層信道的速率要求,即切割成單個TTI調度周期內能夠傳送的比特數。而這種切割是每個TTI調度周期內都要進行。

6.3 速率匹配的決定因素有:

  • 信道的質量: CQI
  • 信道的調制方式,BPSK, QPSK, xQAM
  • 子載波的帶寬
  • 信道的帶寬,即信道占用多少個子載波時頻資源

6.4 速率匹配的機制

速率匹配采用的是一種循環緩沖buffer的機制,用于管理速率匹配的數據,同時能夠支持數據重傳緩存。

第7章 交織/加擾

7.1 無線信道檢錯糾錯的局限

在前面的描述中,可以知道,無線信道的檢錯和糾錯能力,與一個因素有極大的關系:就是接收到比特的出錯比特數。

任何一種編碼方式,出錯比特的檢錯和糾錯的能力是有限制的,當連續出錯的比特超過編碼能力的時候,就無法實現檢錯或糾錯。

這種情況下,就只能通過上層的控制邏輯,重新發送整個數據塊來實現數據安全傳輸。

7.2無線信道的特征與降低出錯率的方法

有沒有某種技術,能夠降低數據在空口中傳輸的二進制比特的出錯率呢?

現有的降低比特出錯的技術:

  • 比如提高信號的發射功率,提高信噪比。
  • 比如使用低階的調制方式,增加容錯能力,當然這種方式,是通過犧牲數據傳輸的比特來換取出錯的比特的。
  • 降低數據發送的速率。

這些方案的特點:

  • 確實能夠減低二進制比特在空口中傳輸的出錯率
  • 但也犧牲功率資源或犧牲了頻譜資源,
  • 上述方案解決的是恒定干擾造成出錯率問題。

然而,無線信道有一種顯著的特點,就是干擾有時候屬于突發性的干擾:突然有一小段時間,有一個比較大的干擾。

對于這樣的干擾,上述的技術實際上是無法解決的。

如何解決突發性的干擾呢?

7.3 交織的來源和基本思想

交織技術正是為了應對突發干擾而出現的。

它同通過把突發性的、批量出錯的二進制比特,分散到不同的數據塊的分組中,從而降低分組塊內比特出錯的比特數,在結合糾錯編碼,完成對出錯信息的糾錯。

該基本思想,有點類似于我軍在整體收編國軍時采用的策略:

如果說被收編整個隊伍中的每個軍人是容易感到干擾的信號或二進制比特,那么為了防止整個收編軍隊中人員的失控,就需要把收編的人員,進行拆分,分散到我軍的各個連隊中(我軍人員是不容易受到干擾的二進制比特)

這樣,即使是被整個收編的全部人員思想都是容易受干擾的,不堅定的,也會不會導致失控,最終會經過我軍的政治思想工作(糾錯編碼),被糾正過來。

7.4 交織編碼的基本原理

(1)交織矩陣

發送端:經過物理層信道編碼的二進制比特流,按照行行寫入內存中,然后在按列讀出來,這完成了二進制比特的交織。

信號傳輸:交織后的二進制比特,通過突發干擾的信道進行傳輸。

接收端:把收到的數據,列的方式寫入,然后在按行的方式讀出,完成了去交織的過程,發送突發干擾出錯的比特塊中的出錯比特,被分散到接收到的數據流序列的各個地方,而不是連續出錯。

(2)交織示意圖

在上圖中,連續出錯的4個紅色的方框,去交織后,出錯的比特被分散到了4個不同的塊中,每個塊中,只有一個紅色的出錯方框。

由于每個塊,都經過糾錯編碼,都有糾錯的能力,因此,即使在傳輸過程中,出現連續的出錯比特,接收端也會比糾正過來。

去交織后,錯誤比特被分散到多個不同的數據塊中,這樣就可以通過糾錯機制,就行糾錯。


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總結

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