通道編碼技術
數字訊號在傳輸中往往由於各種原因，使得在傳送的資料流中產生誤碼，從而使接收端產生圖象跳躍、不連續、出現馬賽克等現象。所以透過通道編碼這一環節，對數碼流進行相應的處理，使系統具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，可極大地避免碼流傳送中誤碼的發生。誤碼的處理技術有糾錯、交織、線性內插等。
提高資料傳輸效率，降低誤位元速率是通道編碼的任務。通道編碼的本質是增加通訊的可靠性。但通道編碼會使有用的資訊資料傳輸減少，通道編碼的過程是在源資料碼流中加插一些碼元，從而達到在接收端進行判錯和糾錯的目的，這就是我們常常說的開銷。這就好象我們運送一批玻璃杯一樣，為了保證運送途中不出現打爛玻璃杯的情況，我們通常都用一些泡沫或海棉等物將玻璃杯包裝起來，這種包裝使玻璃杯所佔的容積變大，原來一部車能裝5000各玻璃杯的，包裝後就只能裝4000個了，顯然包裝的代價使運送玻璃杯的有效個數減少了。同樣，在頻寬固定的通道中，總的傳送位元速率也是固定的，由於通道編碼增加了資料量，其結果只能是以降低傳送有用資訊位元速率為代價了。將有用位元數除以總位元數就等於編碼效率了，不同的編碼方式，其編碼效率有所不同。
數字電視中常用的糾錯編碼，通常採用兩次附加糾錯碼的前向糾錯（FEC）編碼。RS編碼屬於第一個FEC，188位元組後附加16位元組RS碼，構成（204，188）RS碼，這也可以稱為外編碼。第二個附加糾錯碼的FEC一般採用卷積編碼，又稱為內編碼。外編碼和內編碼結合一起，稱之為級聯編碼。級聯編碼後得到的資料流再按規定的調製方式對載頻進行調製。
前向糾錯碼（FEC）的碼字是具有一定糾錯能力的碼型，它在接收端解碼後，不僅可以發現錯誤，而且能夠判斷錯誤碼元所在的位置，並自動糾錯。這種糾錯碼資訊不需要儲存，不需要反饋，實時性好。所以在廣播系統（單向傳輸系統）都採用這種通道編碼方式。
下圖是糾錯碼的各種型別:
1、RS編碼
RS碼即裡德-所羅門碼，它是能夠糾正多個錯誤的糾錯碼，RS碼為（204，188，t=8），其中t是可抗長度位元組數，對應的188符號，監督段為16位元組(開銷位元組段）。實際中實施（255，239，t=8）的RS編碼，即在204位元組（包括同步位元組）前新增51個全“0”位元組，產生RS碼後丟棄前面51個空位元組，形成截短的（204，188）RS碼。RS的編碼效率是：188/204。
2、卷積碼
卷積碼非常適用於糾正隨機錯誤，但是，解碼演算法本身的特性卻是：如果在解碼過程中發生錯誤，解碼器可能會導致突發性錯誤。為此在卷積碼的上部採用RS碼塊，RS碼適用於檢測和校正那些由解碼器產生的突發性錯誤。所以卷積碼和RS碼結合在一起可以起到相互補償的作用。卷積碼分為兩種：
(1)基本卷積碼:
基本卷積碼編碼效率為，η＝1/2,編碼效率較低,優點是糾錯能力強。
(2)收縮卷積碼:
如果傳輸通道質量較好，為提高編碼效率，可以取樣收縮截短卷積碼。有編碼效率為：η＝1/2、2/3、3/4、5/6、7/8這幾種編碼效率的收縮卷積碼。
編碼效率高，一定頻寬內可傳輸的有效位元率增大,但糾錯能力越減弱。
3、Turbo碼
1993年誕生的Turbo碼，單片Turbo碼的編碼/解碼器，執行速率達40Mb/s。該晶片集成了一個32×32交織器，其效能和傳統的RS外碼和卷積內碼的級聯一樣好。所以Turbo碼是一種先進的通道編碼技術，由於其不需要進行兩次編碼，所以其編碼效率比傳統的RS+卷積碼要好。
4、交織
在實際應用中，位元差錯經常成串發生，這是由於持續時間較長的衰落谷點會影響到幾個連續的位元，而通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個位元組的錯誤）。為了糾正這些成串發生的位元差錯及一些突發錯誤，可以運用交織技術來分散這些誤差，使長串的位元差錯變成短串差錯，從而可以用前向碼對其糾錯，例如：在DVB-C系統中，RS(204,188)的糾錯能力是8個位元組，交織深度為12，那麼糾可抗長度為8×12＝96個位元組的突發錯誤。
實現交織和解交織一般使用卷積方式。
交織技術對已編碼的訊號按一定規則重新排列，解交織後突發性錯誤在時間上被分散，使其類似於獨立發生的隨機錯誤，從而前向糾錯編碼可以有效的進行糾錯，前向糾錯碼加交積的作用可以理解為擴充套件了前向糾錯的可抗長度位元組。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。
下圖是交織的原理圖：
一般來說，對資料進行傳輸時，在發端先對資料進行FEC編碼，然後再進行交積處理。在收端次序和發端相反，先做去交積處理完成誤差分散，再FEC解碼實現資料糾錯。另外，從上圖可看出，交積不會增加通道的資料碼元。
根據通道的情況不同，通道編碼方案也有所不同，在DVB-T裡由於由於是無線通道且存在多徑干擾和其它的干擾，所以通道很“髒”，為此它的通道編碼是：RS＋外交積＋卷積碼＋內交積。採用了兩次交積處理的級聯編碼，增強其糾錯的能力。RS作為外編碼，其編碼效率是188/204（又稱外位元速率），卷積碼作為內編碼，其編碼效率有1/2、2/3、3/4、5/6、7/8五種（又稱內位元速率）選擇，通道的總編碼效率是兩種編碼效率的級聯疊加。設通道頻寬8MHZ，符號率為6.8966Ms/S，內位元速率選2/3，16QAM調製，其總傳輸率是27.586Mbps,有效傳輸率是27.586*(188/204)*(2/3)=16.948Mbps,如果加上保護間隔的插入所造成的開銷，有效位元速率將更低。
在DVB-C裡，由於是有線通道，通道比較“乾淨”，所以它的通道編碼是：RS＋交積。一般DVB-C的通道物理頻寬是8MHZ，在符號率為6.8966Ms/s，調製方式為64QAM的系統，其總傳輸率是41.379Mbps,由於其編碼效率為188/204，所以其有效傳輸率是41.379*188/204=38.134Mbps。
在DVB-S裡，由於它是無線通道，所以它的通道編碼是：RS＋交積＋卷積碼。也是級聯編碼。
下圖是DVB-T、DVB-C、DVB-S各自的通道編碼方式：
5、偽隨機序列擾碼
進行基帶訊號傳輸的缺點是其頻譜會因資料出現連“1”和連“0”而包含大的低頻成分，不適應通道的傳輸特性,也不利於從中提取出時鐘資訊。解決辦法之一是採用擾碼技術,使訊號受到隨機化處理，變為偽隨機序列，又稱為“資料隨機化”和“能量擴散”處理。擾碼不但能改善位定時的恢復質量，還可以使訊號頻譜平滑，使幀同步和自適應同步和自適應時域均衡等系統的效能得到改善。
擾碼雖然“擾亂”了原有資料的本來規律，但因為是人為的“擾亂”，在接收端很容易去加擾，恢復成原資料流。
實現加擾和解碼，需要產生偽隨機二進位制序列（PRBS）再與輸入資料逐個位元作運算。PRBS也稱為m序列，這種m序列與TS的資料碼流進行模2加運算後，資料流中的“1”和“0”的連續遊程都很短，且出現的機率基本相同。
利用偽隨機序列進行擾碼也是實現數字訊號高保密性傳輸的重要手段之一。一般將信源產生的二進位制數字資訊和一個週期很長的偽隨即序列模2相加，就可將原資訊變成不可理解的另一序列。這種訊號在通道中傳輸自然具有高度保密性。在接收端將接收訊號再加上（模2和）同樣的偽隨機序列，就恢復為原來發送的資訊。
在DVB-C系統中的CA系統原理就源於此，只不過為了加強系統的保密性，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)。
關於其發展，給你個幻燈片看
通道編碼技術
數字訊號在傳輸中往往由於各種原因，使得在傳送的資料流中產生誤碼，從而使接收端產生圖象跳躍、不連續、出現馬賽克等現象。所以透過通道編碼這一環節，對數碼流進行相應的處理，使系統具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，可極大地避免碼流傳送中誤碼的發生。誤碼的處理技術有糾錯、交織、線性內插等。
提高資料傳輸效率，降低誤位元速率是通道編碼的任務。通道編碼的本質是增加通訊的可靠性。但通道編碼會使有用的資訊資料傳輸減少，通道編碼的過程是在源資料碼流中加插一些碼元，從而達到在接收端進行判錯和糾錯的目的，這就是我們常常說的開銷。這就好象我們運送一批玻璃杯一樣，為了保證運送途中不出現打爛玻璃杯的情況，我們通常都用一些泡沫或海棉等物將玻璃杯包裝起來，這種包裝使玻璃杯所佔的容積變大，原來一部車能裝5000各玻璃杯的，包裝後就只能裝4000個了，顯然包裝的代價使運送玻璃杯的有效個數減少了。同樣，在頻寬固定的通道中，總的傳送位元速率也是固定的，由於通道編碼增加了資料量，其結果只能是以降低傳送有用資訊位元速率為代價了。將有用位元數除以總位元數就等於編碼效率了，不同的編碼方式，其編碼效率有所不同。
數字電視中常用的糾錯編碼，通常採用兩次附加糾錯碼的前向糾錯（FEC）編碼。RS編碼屬於第一個FEC，188位元組後附加16位元組RS碼，構成（204，188）RS碼，這也可以稱為外編碼。第二個附加糾錯碼的FEC一般採用卷積編碼，又稱為內編碼。外編碼和內編碼結合一起，稱之為級聯編碼。級聯編碼後得到的資料流再按規定的調製方式對載頻進行調製。
前向糾錯碼（FEC）的碼字是具有一定糾錯能力的碼型，它在接收端解碼後，不僅可以發現錯誤，而且能夠判斷錯誤碼元所在的位置，並自動糾錯。這種糾錯碼資訊不需要儲存，不需要反饋，實時性好。所以在廣播系統（單向傳輸系統）都採用這種通道編碼方式。
下圖是糾錯碼的各種型別:
1、RS編碼
RS碼即裡德-所羅門碼，它是能夠糾正多個錯誤的糾錯碼，RS碼為（204，188，t=8），其中t是可抗長度位元組數，對應的188符號，監督段為16位元組(開銷位元組段）。實際中實施（255，239，t=8）的RS編碼，即在204位元組（包括同步位元組）前新增51個全“0”位元組，產生RS碼後丟棄前面51個空位元組，形成截短的（204，188）RS碼。RS的編碼效率是：188/204。
2、卷積碼
卷積碼非常適用於糾正隨機錯誤，但是，解碼演算法本身的特性卻是：如果在解碼過程中發生錯誤，解碼器可能會導致突發性錯誤。為此在卷積碼的上部採用RS碼塊，RS碼適用於檢測和校正那些由解碼器產生的突發性錯誤。所以卷積碼和RS碼結合在一起可以起到相互補償的作用。卷積碼分為兩種：
(1)基本卷積碼:
基本卷積碼編碼效率為，η＝1/2,編碼效率較低,優點是糾錯能力強。
(2)收縮卷積碼:
如果傳輸通道質量較好，為提高編碼效率，可以取樣收縮截短卷積碼。有編碼效率為：η＝1/2、2/3、3/4、5/6、7/8這幾種編碼效率的收縮卷積碼。
編碼效率高，一定頻寬內可傳輸的有效位元率增大,但糾錯能力越減弱。
3、Turbo碼
1993年誕生的Turbo碼，單片Turbo碼的編碼/解碼器，執行速率達40Mb/s。該晶片集成了一個32×32交織器，其效能和傳統的RS外碼和卷積內碼的級聯一樣好。所以Turbo碼是一種先進的通道編碼技術，由於其不需要進行兩次編碼，所以其編碼效率比傳統的RS+卷積碼要好。
4、交織
在實際應用中，位元差錯經常成串發生，這是由於持續時間較長的衰落谷點會影響到幾個連續的位元，而通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個位元組的錯誤）。為了糾正這些成串發生的位元差錯及一些突發錯誤，可以運用交織技術來分散這些誤差，使長串的位元差錯變成短串差錯，從而可以用前向碼對其糾錯，例如：在DVB-C系統中，RS(204,188)的糾錯能力是8個位元組，交織深度為12，那麼糾可抗長度為8×12＝96個位元組的突發錯誤。
實現交織和解交織一般使用卷積方式。
交織技術對已編碼的訊號按一定規則重新排列，解交織後突發性錯誤在時間上被分散，使其類似於獨立發生的隨機錯誤，從而前向糾錯編碼可以有效的進行糾錯，前向糾錯碼加交積的作用可以理解為擴充套件了前向糾錯的可抗長度位元組。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。
下圖是交織的原理圖：
一般來說，對資料進行傳輸時，在發端先對資料進行FEC編碼，然後再進行交積處理。在收端次序和發端相反，先做去交積處理完成誤差分散，再FEC解碼實現資料糾錯。另外，從上圖可看出，交積不會增加通道的資料碼元。
根據通道的情況不同，通道編碼方案也有所不同，在DVB-T裡由於由於是無線通道且存在多徑干擾和其它的干擾，所以通道很“髒”，為此它的通道編碼是：RS＋外交積＋卷積碼＋內交積。採用了兩次交積處理的級聯編碼，增強其糾錯的能力。RS作為外編碼，其編碼效率是188/204（又稱外位元速率），卷積碼作為內編碼，其編碼效率有1/2、2/3、3/4、5/6、7/8五種（又稱內位元速率）選擇，通道的總編碼效率是兩種編碼效率的級聯疊加。設通道頻寬8MHZ，符號率為6.8966Ms/S，內位元速率選2/3，16QAM調製，其總傳輸率是27.586Mbps,有效傳輸率是27.586*(188/204)*(2/3)=16.948Mbps,如果加上保護間隔的插入所造成的開銷，有效位元速率將更低。
在DVB-C裡，由於是有線通道，通道比較“乾淨”，所以它的通道編碼是：RS＋交積。一般DVB-C的通道物理頻寬是8MHZ，在符號率為6.8966Ms/s，調製方式為64QAM的系統，其總傳輸率是41.379Mbps,由於其編碼效率為188/204，所以其有效傳輸率是41.379*188/204=38.134Mbps。
在DVB-S裡，由於它是無線通道，所以它的通道編碼是：RS＋交積＋卷積碼。也是級聯編碼。
下圖是DVB-T、DVB-C、DVB-S各自的通道編碼方式：
5、偽隨機序列擾碼
進行基帶訊號傳輸的缺點是其頻譜會因資料出現連“1”和連“0”而包含大的低頻成分，不適應通道的傳輸特性,也不利於從中提取出時鐘資訊。解決辦法之一是採用擾碼技術,使訊號受到隨機化處理，變為偽隨機序列，又稱為“資料隨機化”和“能量擴散”處理。擾碼不但能改善位定時的恢復質量，還可以使訊號頻譜平滑，使幀同步和自適應同步和自適應時域均衡等系統的效能得到改善。
擾碼雖然“擾亂”了原有資料的本來規律，但因為是人為的“擾亂”，在接收端很容易去加擾，恢復成原資料流。
實現加擾和解碼，需要產生偽隨機二進位制序列（PRBS）再與輸入資料逐個位元作運算。PRBS也稱為m序列，這種m序列與TS的資料碼流進行模2加運算後，資料流中的“1”和“0”的連續遊程都很短，且出現的機率基本相同。
利用偽隨機序列進行擾碼也是實現數字訊號高保密性傳輸的重要手段之一。一般將信源產生的二進位制數字資訊和一個週期很長的偽隨即序列模2相加，就可將原資訊變成不可理解的另一序列。這種訊號在通道中傳輸自然具有高度保密性。在接收端將接收訊號再加上（模2和）同樣的偽隨機序列，就恢復為原來發送的資訊。
在DVB-C系統中的CA系統原理就源於此，只不過為了加強系統的保密性，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)。
關於其發展，給你個幻燈片看