毕业设计（论文）-数字通信系统数据纠检错方法研究.docVIP

第一章 绪论 1.1课题背景 本课题主要根据电力线载波通信系统这一工程背景对信道纠检错编码进行性能分析，电力线载波通信技术出现于本世纪二十年代初期。它以电力线路为传力线通信是继电信、电话、无线通讯、卫星通讯之后的又一通信网.电力线载波通讯就是以电力网作为信道,实现数据传递和信息交换.因为电源线路是每个家庭最为普通也是覆盖最为宽广的一种物理媒介,所以利用电力线实现数据通信有着很大的经济效益和应用前景.由于低压范围内电力线网络的非规则性、传输距离的随意性、以及电力线上负载变化的多样性,使得干扰问题成为制约低压电力线载波通信发展和普及的主要障碍[2].(无须另设通信电缆，尤其适合于现有居民电表的改造)，使自动抄表系统得到迅速发展。随着我国“三金工程”的发展，“个人银行帐户制”将开始实行，银行对电、水、煤气等费用的全面托收，一旦自动抄表系统进入银行计算机网络，则直接可以通过银行完成收费，大大地提高了经济效率和社会效率。 电力系统对电力数据传输的主要要求是:(1)可靠性要高，如对电力远动设备，通常要求其误码率在以10-5下。(2)实时性要强，调度所要求电力系统的实时信息，特别是电力系统故障时，要求迅速地获取故障信息，以便及时处理故障。利用电力线进行数据传输，是电力系统特有的数据传输方式之一。由于电力线上存在较强的电磁干扰，对电力线数据传输设备的要求就比较高。通常以牺牲传码率换取数据传输可靠性的提高。为了提高电力数据传输速率和传输可靠性，在一定信噪比的情况下，达到一定的误码率指标要求，除了应合理设计基带信号，选择合适的调制解调方式，采用频域均衡或时域均衡等措施外，还可以通过采用信道编码，即差错控制编码将误码率进一步降低，以提高信号传输的可靠性[2]。 1.2 数字通信系统的信道模型 纠错编码最初源于通信系统，在此首先引入通信系统的基本知识。 采用某种方法，利用某种媒质将信息从甲地传到乙地的过程叫做通信，甲地发送信息者叫信源，乙地接收信息者叫信宿。若传送的是连续的电信号，则是模拟通信，如由电话、广播传送的声音信息，由电视、传真传送的文字、图象信息等，如传送的是数字信号，则叫数字通信，如电报、数据通信等。完成数字通信的有关部件构成数字通信系统，如图1-1所示。 信源发出的消息Q如语言、文字、图象等，经信源编码之后变为离散数字序列，然后经信道编码器变为一定的信道编码序列，经调制以后就变为容易传送或存储的形式送往传送信息的通道-信道，经过信道以后就变为噪声干扰以后的信息序列，此时可能已经产生误码，因此信道解码器试图将错误的信息校正，最后经信源译码器之后，还原为信息。 由以上分析可知，在数字通信过程中涉及两类不同的编码，信源编码和信道编码，信源编码是指信源按照一定的规律变为数字序列的过程，其目的是模拟信号的数字化和提高数字序列的有效性，信道编码是为提高数字信息传输的可靠性而进行的编码，它是一种抗干扰编码，也称为纠错编码。 图1-1中的信源可以是计算机及其外围设备，信源和信源编码器统称数字信源，调制器、信道和解调器统称为数字信道，而数字信宿指的是信宿译码器和信宿，本文所讨论的编码信道为离散信道[3]。 1.3 信道编码定理 香农在1948年发表的《通信的数学理论》和1957年发表的《适用于有扰信道的编码理论》某些成果中，提出了有扰信道的信息传输理论——香农第二定理。该定理指出，设信道具有确定的容量C bit/s，并已知传输消息的速率为R bit/s，那么只要RC，就存在速率为R的纠错码，若用最大似然译码，就可以使误码率任意小。 对于一个系统，为满足一定的误码率的要求，可采用两种方法。方法之一是增大信道容量C，加大信道带宽和增加信噪比可增大信道容量，即从根本上改善信道特性，方法二是在R一定时，增加分组信号的持续时间，对于分组码即增加码长n，但是这意味着增加冗余度，从而增加编译码的复杂性，研究纠错编码的意义在于：在给定误码率的情况下，尽量提高传信率，以实现有效通信；力求编译码器简单且易于实现[5]。 香农信道编码定理表明：通信系统中有效性和可靠性是一对主要矛盾，为了提高可靠性要牺牲有效性，但是该定理并未提出怎样对要传输的信息进行纠错编码，也没有提出具有纠错能力的传输系统的具体实现办法。 1.4 论文内容介绍 论文的第二章对纠错编码进行了简要的介绍，包括它的发展历史与趋势，基本概念和分类，差错控制系统，香农定理、信道编码定理等等。 第三章介绍的是线性分组码和循环码的基本原理，它是第四章汉明码和BCH码的基础，汉明码和BCH码是常用的线性码。 第四章对常用的纠检错码原理进行了分析。并用仿真软件进行验证原理的正确性。 论文的第五章讲述的是CRC（循环冗余校验）[4]。 由此可见，随着计算机和数