1948年香農(nóng)在其開(kāi)創(chuàng)性的論文中奠定了信息理論的基礎(chǔ),并提出了著名的信道編碼定理及其逆定理:對(duì)于任何一個(gè)無(wú)記憶信道,存在一個(gè)確定的參數(shù),即信道容量,當(dāng)信道信息傳輸速率小于信道容量時(shí),通過(guò)適當(dāng)?shù)木幋a和譯碼方法可以使得信道在接收端的誤碼率任意小,即可以實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)通信;反之,如果信道信息傳輸速率大于信道容量,那么無(wú)論采用怎樣的編碼和譯碼方法,信道接收端的誤碼率都會(huì)大于一個(gè)小的常數(shù),即無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)通信。香農(nóng)揭示了一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的課題,即采用怎樣的編碼和譯碼方法,才能以逼近信道容量的信息傳輸速率可靠地進(jìn)行通信。在香農(nóng)論文發(fā)表后,研究人員就投入了對(duì)逼近香農(nóng)限的編譯碼方法的探索之中。
在20世紀(jì)50年代至90年代之前,研究重點(diǎn)主要集中在兩類(lèi)編碼方案上,一類(lèi)是線(xiàn)性分組碼,一類(lèi)是卷積碼。在線(xiàn)性分組碼方面,1960年由Bose、Ray-Chaudhuri與Hocquenghem提出的BCH碼和Reed與Solomon提出的RS碼應(yīng)用最廣。Elias在1955年提出了卷積編碼方案后,先后提出了序列譯碼算法、Fano譯碼算法、堆棧譯碼算法、Viterbi譯碼算法。Viterbi譯碼由于性能優(yōu)越且譯碼復(fù)雜度低而成為目前最常用的卷積碼譯碼算法。在這一時(shí)期,還有兩種優(yōu)異的編碼方案。一種是將分組碼和卷積碼結(jié)合起來(lái)的級(jí)聯(lián)碼,它由Forney在1966年提出。研究表明,級(jí)聯(lián)碼的性能相比分組碼或卷積碼有較大提高,而譯碼復(fù)雜度沒(méi)有明顯增加。另一種是網(wǎng)格編碼方案(TCM),它是將編碼和調(diào)制技術(shù)結(jié)合起來(lái)。研究表明,網(wǎng)格編碼方案可以帶來(lái)可觀的編碼調(diào)制增益。
1993年,Claude Berrou提出了一種新型的信道編碼方案--Turbo碼,仿真結(jié)果證明Turbo碼能夠逼近香農(nóng)限。隨著研究人員對(duì)Turbo碼的深入研究,發(fā)現(xiàn)Turbo碼的實(shí)現(xiàn)原理和Gallager在1960年提出的低密度校驗(yàn)(LDPC)碼極其相似。1996年Mackey等人重新研究了LDPC碼,發(fā)現(xiàn)其同樣具有逼近信道容量的譯碼性能。已有的結(jié)果表明,LDPC碼在碼長(zhǎng)較大時(shí),其性能甚至超過(guò)Turbo碼。
除了Turbo和LDPC碼以外,目前人們還發(fā)明了其他許多性能優(yōu)異的編碼方案,如Turbo乘積碼、PA碼、RA碼等。
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