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目錄

前言：

第1部分 為什么需要信道編碼

1.1 為什么需要信道編碼

1.2 信道編碼的實質

1.3 信道碼的發展

第2部分 線性分組碼

第3部分 卷積碼

第4部分 Turbo編碼

第5部分 LDPC編碼

第6部分 Polar編碼

6.1 簡介

?6.2 原理

3.3 譯碼

第7部分 衰弱信道的編碼

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前言：

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第1部分 為什么需要信道編碼

1.1 為什么需要信道編碼

備注：

?在信道編碼之前，信息的傳輸出錯是通過重傳來保障數據的可靠傳輸。

香農給出了有噪聲信道的編碼定理：即使信道有噪聲，也可以通過增加冗余信息的信道編碼，確保數據的傳輸的誤碼率得到無限小。把有噪聲的信道轉換成看起來“沒有噪聲的信道”：

• 有噪聲信道的干擾越大，經過信道編碼后，轉換成的“沒有噪聲的信道”的有效數據速率越低。
• 有噪聲信道的干擾越小，經過信道編碼后，轉換成的“沒有噪聲的信道”的有效數據速率越高。

也就是通過增加冗余信息，降低有效數據的速率，可以使的一個有干擾的信道，變成一個使用起來“沒有噪聲的信道”。這就是物理層信道編碼的目的。

這就是香農編碼第二定理的神奇和偉大之處，他開創了在不可靠信道、有干擾信道上，不需要通過重傳就可以實現可靠傳輸的思想的先河，為信道編碼奠定了理論基礎！！！

1.2 信道編碼的實質

1.3 信道碼的發展

備注：

3G/4G: Turbo碼

5G: LDPC編碼 + Polar編碼

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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

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備注：

（1）坐標軸

• 橫坐標：編碼率，與冗余碼的比例成反比。
• 縱坐標：信噪比

很顯然：

信噪比越大，理論的極限編碼率越高，達到無干擾信道所需要的冗余比特就越少。

信噪比越小，理論的極限編碼率越高。達到無干擾信道所需要的冗余比特就越多。

或者說，在相同的編碼率的情況下，不同的編碼，所需要的信噪比不同, 比如在1/2編碼率（有效比特占所有比特的比率）的情況下，格雷碼索要的信噪比是7.5dB. 而Polar只需要0.1dB，也就是說，在0.5的編碼率的情況系下，要實現可靠的信號傳輸，Polar碼對信噪比的要求是最低的。

（2）解讀

信道編碼是通過增加冗余位使得有噪聲的信道變成“理想信道”，這就需要犧牲信道有效數據速率。

在相同噪聲的情況下，不同信道編碼的差別是，使得實際的數據速率能夠得到香農公式的理論速率的差別，越接近香農極限速率，信道編碼的性能越好。

或者說，在相同有效速率（容量）的情況下，不同信道編碼的差別是，如果信道編碼所需要的信噪比越低，越接近香農定理指定的信噪比，則編碼性能越好。極化碼與香農理論接近。

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第2部分 線性分組碼

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?上圖解析：

（1）在有信道編碼的情況下，雖然總的能量（包括冗余信息與有效信息）并沒有降低，但擴展后，增加了冗余比特，因此單個符號的能量是降低的，即信噪比降低了。

（2）在有信道編碼的情況下，誤碼率也得到了進一步的降低，降低了兩個數量級，從10^-4到10^-6。

?備注：

在相同的編碼率（有效比特與總比特的比值/比重）和誤比特率的情況下，獲得的信噪比降低，稱為編碼增益。在上圖中，(31,16), (511, 259)的編碼率都是0.5， 但相同的誤比特率的情況下，信噪比是不一樣的，編碼長度越長，獲得的信噪比的增益越大，但編碼譯碼長度越長，運算矩陣越大，硬件要求越高，成本越高。

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第3部分 卷積碼

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?備注：

2.1.x卷積碼：1個輸入比特，輸出2個比特，因此，編碼率為0.5。

不同的是約束碼的長度為7或9，長度越長，編碼和譯碼器越復雜。

第4部分 Turbo編碼

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第5部分 LDPC編碼

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第6部分 Polar編碼

6.1 簡介

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?6.2 原理

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3.3 譯碼

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第7部分 衰弱信道的編碼

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視頻：https://www.icourse163.org/course/NJTU-1207227804

總結

以上是生活随笔為你收集整理的[培训-无线通信基础-6]：信道编码（分组码、卷积吗、Polar码、LDPC码、Turbo码）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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