交織與偽隨機序列擾碼

交織在實際應(yīng)用中，比特差錯經(jīng)常成串發(fā)生，這是由于持續(xù)時間較長的衰落谷點會影響到幾個連續(xù)的比特，而信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才最有效(如RS只能糾正8個字節(jié)的錯誤)。為了糾正這些成串發(fā)生的比特差錯及一些突發(fā)錯誤，可以運用交織技術(shù)來分散這些誤差，使長串的比特差錯變成短串差錯，從而可以用前向碼對其糾錯，例如：在DVB-C系統(tǒng)中，RS(204,188)的糾錯能力是8個字節(jié)，交織深度為12，那么糾可抗長度為8×12=96個字節(jié)的突發(fā)錯誤。實現(xiàn)交織和解交織一般使用卷積方式交織技術(shù)對已編碼的信號按一定規(guī)則重新排列，解交織后突發(fā)性錯誤在時間上被分散，使其類似于獨立發(fā)生的隨機錯誤，從而前向糾錯編碼可以有效的進(jìn)行糾錯，前向糾錯碼加交積的作用可以理解為擴展了前向糾錯的可抗長度字節(jié)。糾錯能力強的編碼一般要求的交織深度相對較低。糾錯能力弱的則要求更深的交織深度。一般來說，對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時，在發(fā)端先對數(shù)據(jù)進(jìn)行FEC編碼，然后再進(jìn)行交積處理。在收端次序和發(fā)端相反，先做去交積處理完成誤差分散，再FEC解碼實現(xiàn)數(shù)據(jù)糾錯。

根據(jù)信道的情況不同，信道編碼方案也有所不同，在DVB-T里由于由于是無線信道且存在多徑干擾和其它的干擾，所以信道很“臟”，為此它的信道編碼是：RS+外交積+卷積碼+內(nèi)交積。采用了兩次交積處理的級聯(lián)編碼，增強其糾錯的能力。RS作為外編碼，其編碼效率是188/204(又稱外碼率)，卷積碼作為內(nèi)編碼，其編碼效率有1/2、2/3、3/4、5/6、7/8五種(又稱內(nèi)碼率)選擇，信道的總編碼效率是兩種編碼效率的級聯(lián)疊加。設(shè)信道帶寬8MHZ，符號率為6.8966Ms/S，內(nèi)碼率選2/3，16QAM調(diào)制，其總傳輸率是27.586Mbps,有效傳輸率是27.586*(188/204)*(2/3)=16.948Mbps,如果加上保護(hù)間隔的插入所造成的開銷，有效碼率將更低。在DVB-C里，由于是有線信道，信道比較“干凈”，所以它的信道編碼是：RS+交積。一般DVB-C的信道物理帶寬是8MHZ，在符號率為6.8966Ms/s，調(diào)制方式為64QAM的系統(tǒng)，其總傳輸率是41.379Mbps,由于其編碼效率為188/204，所以其有效傳輸率是41.379*188/204=38.134Mbps。在DVB-S里，由于它是無線信道，所以它的信道編碼是：RS+交積+卷積碼。也是級聯(lián)編碼。下圖是DVB-T、DVB-C、DVB-S各自的信道編碼方式：

偽隨機序列擾碼進(jìn)行基帶信號傳輸?shù)娜秉c是其頻譜會因數(shù)據(jù)出現(xiàn)連“1”和連“0”而包含大的低頻成分，不適應(yīng)信道的傳輸特性,也不利于從中提取出時鐘信息。解決辦法之一是采用擾碼技術(shù),使信號受到隨機化處理，變?yōu)閭坞S機序列，又稱為“數(shù)據(jù)隨機化”和“能量擴散”處理。擾碼不但能改善位定時的恢復(fù)質(zhì)量，還可以使信號頻譜平滑，使幀同步和自適應(yīng)同步和自適應(yīng)時域均衡等系統(tǒng)的性能得到改善。擾碼雖然“擾亂”了原有數(shù)據(jù)的本來規(guī)律，但因為是人為的“擾亂”，在接收端很容易去加擾，恢復(fù)成原數(shù)據(jù)流。實現(xiàn)加擾和解碼，需要產(chǎn)生偽隨機二進(jìn)制序列(PRBS)再與輸入數(shù)據(jù)逐個比特作運算。PRBS也稱為m序列，這種m序列與TS的數(shù)據(jù)碼流進(jìn)行模2加運算后，數(shù)據(jù)流中的“1”和“0”的連續(xù)游程都很短，且出現(xiàn)的概率基本相同。利用偽隨機序列進(jìn)行擾碼也是實現(xiàn)數(shù)字信號高保密性傳輸?shù)闹匾侄沃弧Ｒ话銓⑿旁串a(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)字信息和一個周期很長的偽隨機序列模2相加，就可將原信息變成不可理解的另一序列。這種信號在信道中傳輸自然具有高度保密性。在接收端將接收信號再加上(模2和)同樣的偽隨機序列，就恢復(fù)為原來發(fā)送的信息。在DVB-C系統(tǒng)中的CA系統(tǒng)原理就源于此，只不過為了加強系統(tǒng)的保密性，其偽隨機序列是不斷變化的(10秒變一次)，這個偽隨機序列又叫控制字(CW)。出現(xiàn)一種新的信道編碼方法。LDPC編碼。LDPC編碼是最接近香農(nóng)定理的一種編碼