电力系统远动原理及技术--4-2014.ppt

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电力系统远动原理及技术第四章第四章远动信息的信道编译码远动信息的信道编译码4.14.1概概述述n在远动系统中，远动装置采集的信息必须通过在远动系统中，远动装置采集的信息必须通过通信通道传输到调度控制中心才能使用（通信通道传输到调度控制中心才能使用（上行上行）n调度控制中心下达到各厂站端的命令同样也必调度控制中心下达到各厂站端的命令同样也必须通过通信通道才能传送到各厂站端的远动装须通过通信通道才能传送到各厂站端的远动装置（置（下行下行）因此通信信道是远动系统中的重要组成部分。

因此通信信道是远动系统中的重要组成部分。

11、信道编码、信道编码n原因：

原因：

通信信道各种干扰，使远动信息在传输通信信道各种干扰，使远动信息在传输时，由于干扰而发生差错，从而降低远动信息时，由于干扰而发生差错，从而降低远动信息的可靠性。

的可靠性。

n目的：

目的：

使要传送的信息有较好的抗干扰能力。

使要传送的信息有较好的抗干扰能力。

信道编码又称为抗干扰编码信道编码又称为抗干扰编码。

n措施；措施；在信息进入通信线路之前，对它加以在信息进入通信线路之前，对它加以改改造、保护造、保护形成码字，使码字的形成码字，使码字的内容结构内容结构具有一具有一定的定的规律性规律性和和相关性相关性，当信息受到干扰后能根，当信息受到干扰后能根据码字原有的内在规律性和相关性，据码字原有的内在规律性和相关性，发现发现甚至甚至纠正纠正错误，达到错误，达到恢复恢复原来信息的目的。

原来信息的目的。

22、信道编码的方法信道编码的方法n信道编码的一般方法：

对信源编码得到的序列，信道编码的一般方法：

对信源编码得到的序列，按照某种规律，添加一定数量的监督码元，由按照某种规律，添加一定数量的监督码元，由信息序列和监督码元构成一个有抗干扰能力的信息序列和监督码元构成一个有抗干扰能力的码字，添加监督码元的规律或规则不同，就形码字，添加监督码元的规律或规则不同，就形成了不同的编码方法。

成了不同的编码方法。

n远动信息的信道编码常用编码方法有：

远动信息的信道编码常用编码方法有：

奇偶加奇偶加正反校验码正反校验码、BCHBCH码码、等比码等比码、卷积码卷积码等。

目等。

目前主要采用的是前主要采用的是BCHBCH码。

码。

BCHBCH码码n名称由来名称由来：

三个人的名字。

：

三个人的名字。

n优点：

优点：

有效纠正多个随机错误，具有效纠正多个随机错误，具有循环码的优点，编译码容易实现。

有循环码的优点，编译码容易实现。

n结果：

结果：

国际电工委员会和我国的远国际电工委员会和我国的远动标准都要求用此编码方式进行抗动标准都要求用此编码方式进行抗干扰的编码。

干扰的编码。

4.24.2信道编码的基本原则信道编码的基本原则4.2.14.2.1数字传输系统模型数字传输系统模型11、图、图4-14-1数字通信系统模型数字通信系统模型信源信源信信源源编编码码信信道道编编码码调制器调制器通信通信解调解调器器信信道道译译码码信信源源译译码码信信宿宿ssmmcc干干扰扰rrm*m*s*s*2、信源信信源源：

信信源源就就是是指指各各种种参参数数，状状态态和和命命令令，可可以以是是开开关关的的合合闸闸或或跳跳闸闸状状态态，也也可可以以是是电电压压、功功率率等等的的数数值值。

信信源源的的输输出出可可以以是是连连续续变变化化的的模模拟拟信信号号，也也可可以以是是离离散散的的数数字信号。

字信号。

3、信源编码（有效性编码）信信源源编编码码是是将将各各种种形形式式的的信信源源，经经变变送送器器，模模数数转转换换电电路路或或其其它它各各种种编编码码电电路变成路变成离散的代码离散的代码。

信信源源编编码码原原则则：

一一是是使使代代表表信信源源ss的的码码元元数数尽尽可可能能少少；二二是是要要能能能能够够从从信信息息序序列列mm重构原来的信源重构原来的信源ss。

3、信源编码（例）以以信信源源是是44个个状状态态为为例例，如如果果信信源源编编码码采采用用两两位位二二进进制制数数的的信信息息序序列列，则则0000、0101、1010、1111可可分分别别代代表表信信源源的的四四种种状状态态，其其二二进进制制数数的的个个数数最最少少，且且能能重重构构原原来来的的四四种种状状态态。

若若采采用用一一位位或或三三位位二二进进制制数数，就就不不能能同同时时满满足足上上述述两两点点要要求求。

故故信信源源编编码码又又称称有有效效性编码。

性编码。

44、信道编码的作用、信道编码的作用信信道道编编码码的的作作用用是是根根据据一一定定的的规规则则，在在信信息息序序列列mm中中添添加加一一些些码码元元，将将信信息息序序列列mm变变成成较较原原来来长长的的二二进进制制数数字字序列序列cc，称为码字。

称为码字。

信信道道编编码码的的目目的的是是提提高高信信息息序序列列mm的抗干扰能力。

的抗干扰能力。

55、调制器的作用、调制器的作用调调制制器器的的作作用用是是将将用用数数字字序序列列表表示示的的码码字字cc，变变换换成成适适合合于于传传输输的的信信号号形形式式，送送入入信信道道，电电力力系系统统远远动动装装置置中中，常常采采用用数数字字调调频频或或数数字字调调相相的的方方法法，将将码码字字cc中中的的每每个个码码字字“00”或或“11”，变变成成不不同同的的两种载波频率或两种载波相位。

两种载波频率或两种载波相位。

6、信道的类型信道的类型n电力载波电力载波n微波微波n散射波散射波n光纤通道等光纤通道等7、信道中的干扰源信道中的干扰源远远动动系系统统中中的的噪噪音音由由雷雷电电、弧弧光光、电电火火花花、天天线线电电台台频频率率干干扰扰、多多路路通通信信的的跳跳闸干扰等所引起。

闸干扰等所引起。

任任何何远远动动系系统统环环境境中中，干干扰扰是是永永远远存存在在的的，不不同同的的信信道道具具有有不不同同的的干干扰扰源源，信信道编码就是抗信道干扰的措施之一。

道编码就是抗信道干扰的措施之一。

7、信道中的干扰（信道中的干扰（3）码码字字在在信信道道中中穿穿送送时时受受到到干干扰扰的的情情况况，可可用用错错误误图图样样ee来来表表示示。

如如果果ee中中的的所所有有位位不不全全为为“00”。

则则按按收收码码字字rr肯肯定定和和发发送送码码字字cc不不完完全相同，即信息在信道中受到了干扰。

全相同，即信息在信道中受到了干扰。

错误图样错误图样n有了错误图样与接收码字就可以得到正有了错误图样与接收码字就可以得到正确的发送码字了吗？

确的发送码字了吗？

n错误图样是我们为了研究信道中的干扰错误图样是我们为了研究信道中的干扰而提出的一个物理模型。

而提出的一个物理模型。

n错误图样并不真正存在于发送过程中。

错误图样并不真正存在于发送过程中。

n错误图样是我们通过信道译码纠正了干错误图样是我们通过信道译码纠正了干扰后得到的一个序列，而不是通过错误扰后得到的一个序列，而不是通过错误图样进行译码。

（先后顺序）图样进行译码。

（先后顺序）88、信道译码、信道译码信道译码就是根据按收码字信道译码就是根据按收码字rr及信道编码及信道编码规则，检查或纠正按收码规则，检查或纠正按收码字字rr中的错误码中的错误码元，产生出发送码字元，产生出发送码字cc的估计的估计值值c*c*，并从并从c*c*中还原出信息序列中还原出信息序列mm的估计值的估计值m*m*。

99、信源译码、信源译码信信源源译译码码是是根根据据信信源源编编码码规规则则，将将按按受受到到的的信信息息序序列列m*m*转转变变为为原原信信源源ss的的估估计计值值s*s*，并并送送给给显显示示系系统统显显示示或或执执行行对对象象执执行行，这这里里在在显显示示或或执执行行就就是是我我们们所所说说的的“信宿信宿”，也称为，也称为“受信者受信者”。

1111提高信息传输可靠性的措施提高信息传输可靠性的措施提提高高信信息息传传输输可可靠靠性性的的措措施施之之一一，是是设设计出计出性能良好性能良好的信道编码器和译码器。

的信道编码器和译码器。

11提高传输率。

提高传输率。

22码字的抗干扰能力强。

码字的抗干扰能力强。

1212、数字传输中的干扰、数字传输中的干扰随随机机干干扰扰：

如如果果干干扰扰对对每每个个码码元元的的影影响响是是独独立立的的，与与前前后后码码元元无无关关，这这种种干干扰扰称为随机干扰。

称为随机干扰。

突突发发干干扰扰：

如如果果干干扰扰一一旦旦发发生生，不不但但影影响响某某一一个个码码元元，而而且且同同时时引引起起前前后后某某些些码码元元的的错错误误，错错误误之之间间具具有有相相关关性性，这这种干扰称为突发干扰。

种干扰称为突发干扰。

1313、实际信道中的干扰、实际信道中的干扰n实际干扰类型：

随机干扰和突发干扰并实际干扰类型：

随机干扰和突发干扰并存的通道称为复合通道。

存的通道称为复合通道。

n对应措施：

对于复合通道，我们应该对对应措施：

对于复合通道，我们应该对它的干扰所产生的错误进行它的干扰所产生的错误进行统计分析统计分析，掌，掌握其错误出现的规律，以便采用一种握其错误出现的规律，以便采用一种有针有针对性对性的信道编码方法。

的信道编码方法。

4.2.24.2.2最大似然译码（原理性）最大似然译码（原理性）原理性，并非实际采用的译码方式。

原理性，并非实际采用的译码方式。

研研究究对对象象载载体体：

信信道道中中受受干干扰扰情情况况与与信信道道的的特特性性有有关关，最最简简单单而而最最典典型型的的信信道道是是二二进制对称信道进制对称信道，简称，简称BSCBSC信道。

信道。

BSCBSC信道的特征信道的特征n按收码元与发送码元相同的概率，为码元按收码元与发送码元相同的概率，为码元正确按收概率正确按收概率qq；（q0.5q0.5）n按收码元与发送码元相反的概率，为码元按收码元与发送码元相反的概率，为码元错误概率错误概率pp。

（p0.5）（p0.5）nP+Q=1（P+Q=1（要么正确，要么错误要么正确，要么错误）n假设信道对发送码元的影响是独立的。

假设信道对发送码元的影响是独立的。

4.2.24.2.2最大似然译码（原理）最大似然译码（原理）名称理解：

最相似（量化就是按位计算条件概率）名称理解：

最相似（量化就是按位计算条件概率）原理：

原理：

在按收到码字后，信道译码器对信道编码器可在按收到码字后，信道译码器对信道编码器可能输出的所有码字能输出的所有码字cc，计算它们的条件概率。

若对可计算它们的条件概率。

若对可能的发送码字条件概率最大，则认为码字就是发送能的发送码字条件概率最大，则认为码字就是发送码字，可将收到的译为发送码字，这种译码方案称码字，可将收到的译为发送码字，这种译码方案称为最大似然译码。

为最大似然译码。

（对于一个编码方案来说，所有的码子是一个有限的（对于一个编码方案来说，所有的码子是一个有限的集合）集合）4.2.24.2.2最大似然译码（计算）最大似然译码（计算）条件概率条件概率可表达如下：

可表达如下：

（4-14-1）式中，当式中，当时，时，当当时，时，4.2.24.2.2最大似然译码（计算最大似然译码（计算公式改写）公式改写）令令为为发发送送码码字字与与接接收收码码字字不不同同的的码码元元位数，位数，则（则（4-14-1）式可改写为：

）式可改写为：

（4-24-2）注意：

不具有实际操作性，只是原理描述注意：

不具有实际操作性，只是原理描述分析分析由由于于二二进进制制对对称称信信道道中中PQPQ，所所以以条条件件概概率率随随不不同同码码元元个个数数（DD）的的增增大大而而减减小小。

所所以以按按条条件件概概率率最最大大来来寻寻找找发发送送码码字字，等等效效于于寻寻找找与与接接收收码码字字不不同同的的码码元元位位数数最最少少的的发发送送码字。

码字。

4.2.24.2.2最大似然译码（实质）最大似然译码（实质）因此，最大似然译码就是判断发端可能因此，最大似然译码就是判断发端可能发送的所有码字中，哪个码字与接接收码发送的所有码字中，哪个码字与接接收码字字最相似最相似。

与。

与最相似的码字，两者最相似的码字，两者之间