信道碼

信道碼是提高信息傳輸時的抗干擾能力以增加信息傳輸的可靠性的一種編碼。在通信工程中，信道碼也被稱為數據傳輸碼或差錯控制碼。

基本介紹

• 中文名：信道碼
• 外文名：Line code
• 拼音：xin dao ma
• 別稱：數據傳輸碼或差錯控制碼
• 原理：提高信息傳輸時的抗干擾能力
• 作用：增加信息傳輸的可靠性

信道編碼概述

信道編碼和信源編碼一樣，都是用一種編碼。但信源編碼的作用是壓縮冗餘度以得到信息的有效表示，或者是在傳輸時提高傳輸效率。而信道編碼的作用是提高信息傳輸時的抗干擾能力以增加信息傳輸的可靠性。

為了區分這兩種碼，我們把信源編碼所得到的碼稱為信源碼，信道編碼所得到的碼稱為信道碼，而在通信工程中，信道碼也被稱為數據傳輸碼或差錯控制碼。

如右圖所示，顯示出兩種碼在通信中的地位及相互關係。

信道系統組成模型

通信系統中有了信源碼和信道碼就可以使信息在通道中得到高效而又可靠的傳輸。當然，這兩種碼也可以聯合起來形成信源信道聯合編碼，但是兩者分開進行在一般情況下便於設計和實現，並有利於構成標準模組，增加系統的適應性。

信道碼基本原理

信道碼包括調製和糾錯碼。二者的作用均是為了克服數位訊號在存儲/傳輸通道中產生的失真（或錯誤），但側重點不同，前者主要克服碼間干擾產生的錯誤，後者主要克服干擾噪聲產生的突發性錯誤。

為了理解信道編碼的基本思想，首先要了解信道中產生差錯的特點。數據在信道中傳輸時要受到各種干擾，這些干擾是使數據產生差錯的主要原因，但是不論何種干擾所引起的差錯，不外乎有兩種形式：一是隨機錯誤，即數據序列中前後碼元之間是否發生錯誤彼此無關，產生這種錯誤的信道稱為無記憶信道或隨機信道，例如衛星信道等。另一種錯誤是突發性的，即序列中一個錯誤的出現往往影響其它碼元的錯誤，即錯誤之間有相關性。

由於目前套用最廣的是二進制數字通信系統，數據序列均以二進制碼元符號1和0組成。設信道輸人的傳送序列為000000…，由於干擾，信道輸出的接收序列00100000…，接收序列中的第三位發生了錯誤。這個錯誤的產生相當於信道中有一個差錯序列為0010000…。這個差錯序列與傳送序列逐位模2相加，就得到了個信道輸出的接收序列。我們稱這個差錯序列為信道錯誤圖樣。或者說傳送序列與接收序列對應位的模2和就是信道的錯誤圖樣。這個例子是隨機錯誤的表現情況。

在突發錯誤的情況下，若傳送序列為0010000…，而接收序列為101110000…，這種錯誤稱為突發錯誤，突發錯誤的長度b等於第一個錯誤與最後一個錯誤之間的長度，該例中突髮長度b等於5。信道錯誤圖樣為10011000…。顯然信道錯誤圖樣中的1表示該位有錯，0表示沒有錯。產生突發錯誤的信道稱為有記憶信道或突發信道，例如短波、散射、有線等信道。由於實際信道的複雜性，所呈現的錯誤不是單純的一種，而且隨機和突發性錯誤並存，只不過有的信道以某種錯誤為主。在進行信道編碼的設計和套用時，必須針對這兩類差錯形式設計能夠檢測和糾正隨機錯誤和突發錯誤的碼。或者能同時糾正這兩類錯誤的碼。

常用的簡單信道碼

奇偶監督碼

奇偶監督碼（奇偶校驗碼）的一個碼組中，只有一個監督碼元。奇偶監督碼分為奇監督碼和偶監督碼。一個奇監督碼組中“1”碼的個數為奇數，一個偶監督碼組中“1”碼的個數為偶數。

奇偶監督碼廣泛套用於計算機數據傳輸網路中。

二維奇偶監督碼

二維奇偶監督碼由m個信息碼組排列成一個方陣。每個碼字構成方陣的一行，每一行的最後一位為水平奇偶監督碼元。每一列增加一位垂直奇偶監督碼元（包括行監督碼元形成的一列）。

二維奇偶監督碼不僅可以檢測每行的奇數個錯誤和每列的奇數個錯誤，而且可以檢測每行或每列的偶數個錯誤（當只有某一行或某一列有偶數個錯誤時），在某些情況下還可以進行糾錯。

恆比碼

恆比碼的特點是：每個許用碼組中“1”與“0”的個數之比是恆定的，在接收端只要檢測“1”的個數，就可以確定是否發生了錯誤。

群計數碼

群計數碼的編碼規律為：將一個碼組內信息碼元的“1”碼個數用二進制數表示，並且作為監督碼元。例如，信息碼元11100101對應的群計數碼為11100101101，它的最後3個二進制碼元101表示信息碼元中有5個“1”碼。

群計數碼的檢錯能力很強，除了“1”變“0”和“0”變“1”成對出現的錯誤之外，它能夠檢測出所有形式的錯誤。