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前向糾錯(cuò)
增加數(shù)據(jù)通訊可信度的方法
前向糾錯(cuò)也叫前向糾錯(cuò)碼(Forward Error Correction簡稱FEC)，是增加數(shù)據(jù)通訊可信度的方法。在單向通訊信道中，一旦錯(cuò)誤被發(fā)現(xiàn)，其接收器將無權(quán)再請(qǐng)求傳輸。FEC 是利用數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸冗余信息的方法，當(dāng)傳輸中出現(xiàn)錯(cuò)誤，將允許接收器再建數(shù)據(jù)。數(shù)字信號(hào)在解碼過程中，對(duì)錯(cuò)誤信號(hào)十分敏感，每秒鐘只要有很小很小的誤碼，就無法正常解碼。
基本信息
| 外文名 | Forward Error Correction |
| 別名 | 前向糾錯(cuò)碼 |
| 類型 | 增加數(shù)據(jù)通訊可信度的方法 |
| 也叫 | 前向糾錯(cuò)碼 |
基本介紹
在衛(wèi)視接收的參數(shù)中，F(xiàn)EC是個(gè)非常重要的數(shù)據(jù)。在早期的數(shù)字機(jī)中，例如NOKIA9500是需要輸入FEC參數(shù)的。只是后來的數(shù)字機(jī)的運(yùn)算速度提高，可以自動(dòng)測(cè)定FEC，而不需要用戶自己輸入FEC參數(shù)了。但是在數(shù)字節(jié)目解碼過程中，F(xiàn)EC還是必不可少的一個(gè)重要參數(shù)。這就像今天運(yùn)算速度更快的盲掃機(jī)器不用輸入?yún)?shù)便可以接收節(jié)目一樣，但是下行頻率和符 碼率仍是最基本的節(jié)目數(shù)據(jù)。那么FEC到底有什么作用呢?
大家都知道，數(shù)字節(jié)目和模擬節(jié)目比，效果更清晰，色彩更純凈，通透性更高，畫面沒有雜質(zhì)干擾。這都要得益于數(shù)字信號(hào)出色的抗干擾能力。在數(shù)字信號(hào)中，為了防止外界信號(hào)干擾，保護(hù)信號(hào)不變異，要進(jìn)行多重的 糾錯(cuò)碼設(shè)置。數(shù)字信號(hào)在解碼過程中，對(duì)錯(cuò)誤信號(hào)十分敏感，每秒鐘只要有很小很小的誤碼，就無法正常解碼。而數(shù)字衛(wèi)星信號(hào)之所以能順利播放，又是得益于數(shù)字信號(hào)中的 糾錯(cuò)碼的設(shè)置。在各種 糾錯(cuò)碼的設(shè)置中，被稱做FEC的前向糾錯(cuò)是一個(gè)非常重要的防干擾算法。采用前向誤差校正--FEC方法，是為了降低數(shù)字信號(hào)的誤碼率，提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?/span>
一般數(shù)據(jù)流
我們知道，數(shù)字信號(hào)實(shí)際傳送的是數(shù)據(jù)流，一般數(shù)據(jù)流包括以下三種：
ES流
也叫基本碼流，包含視頻、音頻或數(shù)據(jù)的連續(xù)碼流。
PES流
也叫打包的基本碼流，是將基本碼流ES流根據(jù)需要分成長度不等的 數(shù)據(jù)包，并加上包頭就形成了打包的基本碼流PES流。
TS流
一般數(shù)據(jù)流簡介
為了能形象的、淺顯易懂地說明，我們來打個(gè)比喻，如果把ES流比做產(chǎn)品的原材料，那么PES流就是工廠剛剛生產(chǎn)出來的一件產(chǎn)品，而TS流就是經(jīng)過包裝好送到商店柜臺(tái)或用戶手里的商品。如果ES流的重量被成為凈重，那么TS流的重量就被稱為毛重。這個(gè)比喻和FEC又有何相干?
從PES流到TS流，這個(gè)過程中已經(jīng)加進(jìn)去FEC 糾錯(cuò)碼，可以采用不同的速率的FEC,在DVB-S標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定5種速率—1/2、2/3、3/4、5/6、7/8。以7/8為例，其實(shí)際意義是，在一個(gè)TS流中，只有7/8的內(nèi)容是裝有節(jié)目內(nèi)容的PES流，而另外的1/8內(nèi)容，則是用來保護(hù) 數(shù)據(jù)流不發(fā)生變異的 糾錯(cuò)碼。還用上面的例子做比喻，如果整個(gè)節(jié)目的符 碼率是毛重的話，則7/8的節(jié)目內(nèi)容好比是凈重，而1/8的 糾錯(cuò)碼就是包裝箱的重量。
那有一點(diǎn)是可以肯定的,FEC糾錯(cuò)率越低，則 糾錯(cuò)碼占據(jù)的比例越高，同樣功率時(shí)，對(duì)解碼的門限要求越低，要求天線口徑越小，接收越容易;FEC越高，則糾錯(cuò)碼越低，解碼門限值越高，天線口徑要求越大，接收越困難。到此，讀者梁興光的疑惑可以說是解開了，但是細(xì)心的讀者又會(huì)產(chǎn)生新的疑問：既然FEC 糾錯(cuò)碼率越低，門限越低，天線口徑越小，越容易接收，為什么鳳凰衛(wèi)視和韓國阿里郎還要用7/8那么高的FEC碼率呢？如果改用1/2的FEC,接收天線不是可以變的更小嗎？這就涉及到FEC的另一個(gè)重要作用：如果糾錯(cuò)碼過高，那么相應(yīng)的節(jié)目內(nèi)容占用的碼率則更低，一方面降低節(jié)目畫質(zhì)，另一方面，如果不降低畫質(zhì)，則只能減少傳送節(jié)目的數(shù)量了。比如梁先生提到的韓國阿里郎節(jié)目，符 碼率是4420,FEC是7/8;而亞洲2號(hào)各省節(jié)目的符碼率也同樣是4420,但是FEC則只有3/4,實(shí)際上這兩個(gè)同樣符碼率的節(jié)目，畫質(zhì)并不相同，阿里郎的畫質(zhì)要比省臺(tái)的高一些，原因是阿里郎的碼流中，只拿出了1/8的碼流用來保護(hù) 數(shù)據(jù)流不受干擾變化，而亞洲2號(hào)的各省臺(tái)則要拿出比阿里郎多一倍的1/4的碼流來保護(hù)數(shù)據(jù)流。但是任何事物都有其兩面性，如果阿里郎和亞洲2號(hào)各省臺(tái)的節(jié)目信號(hào)強(qiáng)度相同，亞洲2號(hào)的省臺(tái)接收起來更容易。
在DVB-S標(biāo)準(zhǔn)中，只規(guī)定了1/2、2/3、3/4、5/6、7/8這5種FEC 碼率，為什么只規(guī)定這5種，為什么沒有4/5和6/7?如果您自己考慮明白了，說明對(duì)FEC也就徹底搞清楚了。
前向糾錯(cuò)碼
電視傳輸專用的前向糾錯(cuò)編碼
電視節(jié)目廣播前向糾錯(cuò)采用2/3 碼率格形碼、卷積交織碼和RS碼構(gòu)成的級(jí)聯(lián)碼。RS(209，187)分組碼是截短的RS(255，233)分組碼，可以糾正11B的傳輸誤碼。為了減少突發(fā)脈沖干擾所造成的連續(xù)誤碼的影響，DMB-T傳輸系統(tǒng)在 內(nèi)碼和外碼之間插入了卷積交織編碼B=19；M=22，總時(shí)延相當(dāng)于36個(gè)RS(209，187)分組碼。
用于多媒體傳輸?shù)那跋蚣m錯(cuò)編碼
多媒體綜合 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)的前向糾錯(cuò)采用的是多層分組 乘積碼(Multi-levelBlockProductCode)。它是由分組 乘積碼BPC(3762，2992)構(gòu)成的一種系統(tǒng)碼，是二維分組乘積碼BPC(4096,3249)的刪余截短，其解碼器可以采用高性能Turbo算法。
新一代前向糾錯(cuò)技術(shù)的發(fā)展
第三代Swizzle FEC
第三代前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)Swizzle FEC冗余度仍然為6.7%，但是編碼構(gòu)造方式有了創(chuàng)新，采取一種與第二代FEC簡單的二維級(jí)聯(lián)編碼完全不同的構(gòu)造方式：螺旋方式交織編碼。
螺旋交織使得每一個(gè)碼字被幾乎所有鄰近的碼字所保護(hù)。這種方法基本消除了錯(cuò)誤平層（errorfloor），并且延遲只有正交二維級(jí)聯(lián)碼的一半以下。
Swizzle編碼比現(xiàn)有的二維級(jí)聯(lián)碼有三大優(yōu)點(diǎn)：
·1.采用了更好的交織構(gòu)造因此提高了性能并減少了延遲。
·2.允許更加并行的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，因此在同樣延遲的條件下具有更好的性能。
·3.采用“最大似然譯碼”（MaximumLikelihoodDecoder）方式取代了簡單的“最后一個(gè)解碼的碼字決定一切”的譯碼方式，因此對(duì)錯(cuò)誤譯碼有極強(qiáng)的抵抗力。
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