如何提升計(jì)算機(jī)在信道編碼的處理應(yīng)用效率

何大宇

摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，計(jì)算機(jī)技術(shù)越發(fā)高端。大數(shù)據(jù)時(shí)代降臨，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用愈加廣泛。計(jì)算機(jī)技術(shù)使各行各業(yè)的發(fā)展得到了一定程度的提高，為我們的生活提供了很多的方便，對(duì)我們的工作也有一定程度的助力。例如可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)提高信道編碼的處理應(yīng)用效率。關(guān)于計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合信道編碼的研發(fā)還在繼續(xù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的改革創(chuàng)新在不斷地進(jìn)行著。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù);信道編碼;

1.信道編碼

無(wú)線信號(hào)的應(yīng)用是信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)歷史性的里程碑，但是無(wú)線信號(hào)非常敏感，并且容易受到干擾，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致收發(fā)數(shù)據(jù)不一致，例如發(fā)出的數(shù)據(jù)是10110，收到的數(shù)據(jù)卻是1000。.所以，為了保障收發(fā)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性引用一種新技術(shù)——信道編碼技術(shù)。在此之前，大部分人們一直采取增加發(fā)射信號(hào)的功率和重新傳輸?shù)姆椒ㄈケ苊馔ㄐ胖械臄?shù)據(jù)錯(cuò)誤，直到香農(nóng)定理的提出，大家才知道，原來(lái)可以利用信道編碼的來(lái)減少通信過(guò)程中的干擾影響。

1.1信道編碼的任務(wù)

信道編碼是在信源編碼的基礎(chǔ)上，將通過(guò)信源編碼壓縮過(guò)的信息解壓，人為增加冗余糾錯(cuò)信息進(jìn)去，使信源編碼后的數(shù)據(jù)率（比特率）在信道傳輸過(guò)程中使用前向糾錯(cuò)（FEC）控制方式，將信息在運(yùn)輸過(guò)程中受到干擾的導(dǎo)致的信息不準(zhǔn)確的可能性降到最低。信源編碼的應(yīng)用是將要發(fā)出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)，并且對(duì)將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。而信道編碼是利用一些校驗(yàn)位增強(qiáng)糾錯(cuò)的能力。

信道編碼也有其應(yīng)盡的職責(zé)，例如：在提高數(shù)據(jù)傳輸效率，降低誤碼率等方面。但所有的事物都是優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)并存的，信道編碼也不例外，使有用的信息數(shù)據(jù)傳輸減少就是其缺點(diǎn)

信道可靠性是可以通過(guò)信道編碼器以及譯碼器的共同作用來(lái)進(jìn)行提升的。作為信息論的內(nèi)容之一的信道編碼大致分為兩類(lèi)。

1.1.1理想編碼器、譯碼器都會(huì)存在例如：信道能傳送的最大信息率的可能性和超過(guò)這個(gè)最大值時(shí)的傳輸?shù)膯?wèn)題，信道編碼定理則能在一定程度上解決此類(lèi)問(wèn)題。

1.1.2性能界限能達(dá)到什么樣的程度是構(gòu)造性的編碼方法應(yīng)去探尋的。信源作為信源編碼的第一分類(lèi)依據(jù)，有其自身的特點(diǎn)，包括：有是否已知、有無(wú)失真或限定失真、有無(wú)記憶信源的編碼;編碼方法作為信源編碼的第二分類(lèi)依據(jù)，包括：是否為分組碼、是否為等（變）長(zhǎng)碼等。離散、平穩(wěn)、無(wú)失真信源的編碼，是統(tǒng)計(jì)特性已知條件下最常討論的問(wèn)題，那么對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題提出的消除方式有：統(tǒng)計(jì)匹配編碼和解除相關(guān)性編碼消除。

1.2糾錯(cuò)編碼是信道編碼的一種，基本原理是發(fā)送信號(hào)的一端在等待傳輸?shù)男畔⑿蛄袝r(shí)按照特定的方式添加一些用于完成糾錯(cuò)、檢錯(cuò)的冗余監(jiān)督碼元，形成一個(gè)碼字再送到信道進(jìn)行傳輸;在接收信號(hào)的一端則按照同樣的方式檢查收到的碼是否出現(xiàn)錯(cuò)誤，若發(fā)生的錯(cuò)誤數(shù)不大于糾錯(cuò)碼的糾錯(cuò)、檢錯(cuò)能力，則可發(fā)生錯(cuò)誤并且要求發(fā)端重新發(fā)送該信息序列或者自動(dòng)加以糾正。糾錯(cuò)編碼包括BCH碼、Reed-Solomen碼和卷積碼。BCH碼和Reed-Solomen碼是兩種具有代表性的線性分組、循環(huán)碼，對(duì)于二元隨機(jī)噪聲有很強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，所以普遍應(yīng)用于各種實(shí)際的差錯(cuò)控制系統(tǒng)。

2.如何利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信道編碼和有效傳輸

信道編碼的主要目的是進(jìn)行可靠的通信傳輸，保證信息傳輸?shù)目煽啃浴Ｐ诺谰幋a和信源編碼的主要差異是信源編碼的編碼過(guò)程要考慮信道的因素，高效的信源編碼能夠達(dá)到信道編碼的目的，即保證信息的可靠性，而信道編碼只能用于檢查錯(cuò)誤。

比如，當(dāng)想要運(yùn)輸一批陶瓷時(shí)，將陶瓷集裝在一起，這種方式可以看作是信源編碼，將信息壓縮在一起方便運(yùn)輸，加快速率。而在集裝箱中加入一些防護(hù)裝置，例如泡沫等用于保護(hù)作用，這就相當(dāng)于是信道編碼，使傳輸?shù)男畔踩煽俊６脤⒂?jì)算機(jī)技術(shù)融入進(jìn)來(lái)就相當(dāng)于利用計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)集裝箱中的保護(hù)裝置。計(jì)算機(jī)技術(shù)可以模擬通信過(guò)程，預(yù)估誤碼率等并計(jì)算出最有效的碼，將信道編碼的作用更完善，提高運(yùn)輸效率。

利用計(jì)算機(jī)MATLAB可以仿真信道編碼傳輸過(guò)程，以編寫(xiě)預(yù)定控制程序?qū)崿F(xiàn)預(yù)計(jì)算有效控制差錯(cuò)，還可以繪制編碼差錯(cuò)保護(hù)傳輸示意圖，實(shí)現(xiàn)高效率傳輸。對(duì)信道編碼進(jìn)行仿真測(cè)試可以在根本上增加信道編碼的保護(hù)作用，防止出現(xiàn)誤碼。

利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)還能預(yù)設(shè)差錯(cuò)概率等帶寬，容量等有效控制，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在信息編碼處理精準(zhǔn)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)率的有效傳輸。比如，利用蒙特卡羅計(jì)算機(jī)仿真估算數(shù)字通信系統(tǒng)中的誤碼率。在二進(jìn)制雙極性通信系統(tǒng)中的蒙特卡羅仿真方法模擬通信過(guò)程然后統(tǒng)計(jì)得出數(shù)值解。利用計(jì)算機(jī)預(yù)設(shè)編碼程序還可以計(jì)算有效代碼，已經(jīng)調(diào)制，解調(diào)數(shù)據(jù)率的差錯(cuò)率控制等。可以建立蒙特卡羅仿真模型測(cè)試信道編碼的分組碼和卷積碼等，通過(guò)計(jì)算得出誤碼率。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于不同領(lǐng)域中需要處理的信息越來(lái)越多，所以應(yīng)用信道編碼的地方也越來(lái)越多，因此利用計(jì)算機(jī)提升信道編碼的處理應(yīng)用效率勢(shì)在必行。將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在處理信道編碼上可以很大程度的提高運(yùn)行速度，并保障信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、可靠性，保障信息不丟失、不出錯(cuò)，利用最少的人力物力創(chuàng)造最高的效益。我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)還在不斷的發(fā)展，日新月異，依舊需要努力創(chuàng)新不斷完善，從而為人們的生活提供更方便的條件。

4.參考文獻(xiàn)

[1] 劉玉君. 信道編碼 （修訂版）[M]. 河南科學(xué)技術(shù)出版社， 1992.

[2] 解輝， 黃知濤， 王豐華. 信道編碼盲識(shí)別技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 電子學(xué)報(bào)， 2013， 41（6）：1166-1176.