移动通信中的差错控制技术

发表时间：2018-09-03T09:07:00.280Z 来源：《红地产》2017年9月 作者： 郑素平[导读] 在当前的信息化时代中，人们对移动通信技术所表现出的依赖性越来越明显

1、移动通信技术发展重点

1.1 五代通信技术成为重点。现阶段，移动通信技术发展要围绕网络化、数字化、信息化等主要方向，为用户提供更为便捷和高效的综合性通信服务。五代（5G）通信系统，早已经成为当前通信技术研发和未来应用重点。作为新一代的通信系统，5G 符合移动通信发展的整体需要，顺应了移动通信技术的发展规律，与第四代技术相比较，五代技术在用户体验、传输稳定性、系统安全和覆盖率方面具有明显的技术优势。相对于过往的移动通信技术，5G 能够将移动通信技术与其他通信技术结合起来，进而构建成为一套更为科技化和信息化的网络。总的来看，五代移动通信技术的持续应用价值要高于过往的技术。 1.2 移动通信技术发展特征

1.2.1 频谱具有高利用率。在新的移动通信技术支持下，高频段的频谱资源将得到更为广泛的有效应用。现阶段，受限于科技水平条件问题，受高频段无线电波穿透能力的直接影响，高频段频谱资源的整体利用效率和水平并不理想。随着技术的创新，有线与无线宽带技术更为有效融合，新一代移动通信技术其频谱将具备更强的可利用性。

1.2.2 通信系统性能得到明显提升。在新的移动通信技术发展过程中，突出了综合性组网。以五代通信技术为例，其重点集合了多点、多天线、多用户、多小区相互协作、相互组网，进而能够明显提升通信系统的性能。

1.2.3 设计理念持续创新。在移动通信的主要业务当中，占据业务主导地位的是室内通信业务。移动通信技术发展要围绕这一方向，着重做好室内无线网络覆盖及业务支撑，逐渐转变设计理念，创新技术规划和设计。

1.2.4 综合成本降低。5G 移动通信技术在配置设计方面更具优势，网络资源能够得到更为科学和有效的配置，进而使运营商能够结合流量情况进行实时的有效调整，降低能耗和运营成本，提升移动通信的性价比。 2、差错控制技术在移动通信网络中的应用

2.1 在移动通信网络中的应用。移动通信中的差错控制技术主要包括前向纠错技术和自动重传请求 (ARQ) 技术。现代信息和编码理论的奠基人 C. E. Shannon 提出的香农信道容量理论指出对于一个通信信道而言，存在着信道容量的理论上限，即香农限。在这个上限内，信息的无错传输理论上限是可以实现的。信道编码研究的目的就是寻找最接近于香农限的纠错码，从而最大限度地提高整个通信系统的传输效率。

2.1.1 卷积码。卷积码是一种性能优越的信道编码，它通常用 (n，k，N) 表示把 k 个信息比特编成 n 个比特的码组，但 k 和n 通常很小，特别适宜于以串行方式传输信息，延时小。n 为编码约束长度，说明编码过程中互相约束的码段个数。卷积码编码后的 n 个码元不仅与当前组的 k 个信息比特有关，而且与前 n- 1 个输入组的信息比特有关。编码过程中相互关联的码元有 n×n 个。R = k/ n 是卷积码的码率，码率和约束长度是衡量卷积码的 2 个重要参数。一般来说码的约束长度越长，自由距越大纠错性能越好，但随着约束长度的增加，搜索复杂度快速增加。

2.1.2 Turbo 码。Turbo 码又叫并行级联卷积码 ( ParallelConcatenated Conventional Code)，编码器通过交织器把 2 个递归系统卷积码并行级联，译码器在 2 个分量码译码器之间进行迭代译码，整个译码过程类似涡轮 (Turbo) 工作，所以又形象地称为 Turbo 码。它的最大特点是巧妙地将卷积码和随机交织器结合在一起，有效地实现了随机性编译码的思想。迭代译码是 Turbo码性能优异的一个关键因素，其分量译码器分别采用MAP (MaximumA Posteriori ) 或者 SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)算法，可使译码接近最大似然译码，从而获得了几乎接近香农限的译码性能。Turbo 码具有极其广阔的应用空间，但码长较长、运算量较大以及由交织引起的时延对Turbo码的应用有一定限制。所以 Turbo 码适用于码长较长且对时延不敏感的业务，不适应对实时性要求较高的业务 ( 如视频点播，IP 电话 ) 。

2.1.3 LDPC 码。LDPC 码 ( 低密度奇偶校验码 ) 是一种线性分组码，具有优越的纠错性能和巨大的实用价值，被认为是迄今为止性能最好的纠错码。LDPC 码可以用非常稀疏的奇偶校验矩阵或二分图来定义。也就是说 LDPC 码的校验矩阵的矩阵元除一小部分不为 0 外，其他绝大多数都为 0。通常说一个 (n，j，k)LDPC码是指其码长为 n，其奇偶校验矩阵每列包含 j 个 1，其他元素为 0 ; 每行包含 k 个 1，其他元素为 0，j 和 k 都远远小于 n，以满足校验矩阵的低密度特性。校验矩阵中列和行的个数(即j 和k)为固定值的 LDPC 码称为规则码，否则称为非规则码。目前 LDPC码的译码方法主要采用的是可信传播迭代译码算法，简称BP算法。这种 BP 译码方法充分利用了信息节点和校验节点的性质，以及接收序列的所有信息，从而可以得到逼近香农极限的译码性能，迭代过程中的收敛也比较快。此外，由于 LDPC 码具有随机码特性，在与信源或者信道级联时，不需要额外加交织器，可以进一步降低系统的复杂度和延时。LDPC 码由于性能优异，容易硬件实现，有良好应用前景。

2.2 实际应用中的码型选择。卷积码具有编译码时延小，实现简单，并且技术成熟的优点，其性能满足了移动通信系统中语音通信的要求，是第 2 代移动通信系统中的主要编码技术。但是，卷积码的缺点是在高误码率条件下很难满足数据业务的性能要求。第 3 代移动通信系统与第 2 代移动通信系统最重要的不同是需要提供更高速率、更多形式的数据业务，所以对其纠错编码体制提出了更高的要求。在第3 代移动通信系统中其语音和短消息等业务仍然采用与第 2 代移动通信系统相类似的卷积码，而对于数据业务，3GPP 协议中已经确定Turbo 码为其纠错编码方案。由于 LDPC 码的性能能够逼近香农极限，同时这种逼近又是在不太高的译码复杂度下实现的，因此，LDPC码在信息可靠传输中具有良好的应用前景，并且己被列入未来移动通信系统的关键技术。LDPC 码还在深空通信、光纤通信、卫星数字视频和声频广播和数字用户线等领域中得到了广泛应用。

2.3 基于差错检测方法的 RS 纠错码分析。在计算机网络通信过程中，通信差错多是随机差错与突发差错两种差错同时并存发生，因此，进行计算机网络通信的差错控制，只采用单一纠正码进行差错的纠正与控制，并不能取得较为良好的计算机网络通信差错纠正与控制效果。RS 纠错码就是一种能够对于计算机网络通信中的两种差错进行同时纠正控制实现的一种应用最为广泛的差错检测控制纠错码，在计算机网络通信差错纠正与控制应用中，具有较好的纠错控制能力和效果。

3、结语：通过对差错控制这一领域的分析，我国整个移动通信技术领域的专利发展竞争势态可见一斑。以美国高通公司为代表的高新技术跨国企业的专利部署形成了市场竞争优势，我国移动通信产业起步较晚、起点较低，还存在着一定的差距，需要研究适时的知识产

权战略，以科学有效的方法应对日益激烈的专利竞争。 参考文献：

[1] 刘光辉 . 差错控制编码与空时分组码相结合的 MIMO 系统研究 [D]. 北京交通大学 ,2007. [2] 高路 . 差错控制技术在 GSM 移动通信系统无线接口中的实现 [D]. 武汉理工大学 ,2002.

[3] 王慧敏 , 徐立中 , 马小平 . 卷积码用于井下漏泄移动通信系统的差错控制 [J]. 煤矿自动化 ,1997(03):18-21. [4] 王灿 . 移动通信系统数据传输的差错控制方案 [J]. 电子科技大学学报 ,1996(S3):319-320+21+322-324.