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摘要: HINOC2.0的信道编码（即前向纠错编码）沿用了HINOC1.0中的BCH，同时增加了对LDPC编码的可选支持。本文简要介绍HINOC2.0在进行信道编码选择时的一些分析与讨论。
HINOC2.0物理层发送单元模块
HINOC2.0物理层发送单元的功能模块包括扰码、前向纠错编码、星座映射、星座扰码、正交频分复用（OFDM）调制及插入循环前缀、组帧以及基带到射频变换。功能模块的先后顺序如图1所示，其中扰码、前向纠错编码、星座扰码及组帧需要根据不同的数据流类型选择关闭或打开。
HINOC2.0信道编码的选择
本文简要介绍HINOC的信道编码（即前向纠错编码）的选择。HINOC2.0的信道编码沿用了HINOC1.0中的BCH，同时增加了对LDPC编码的可选支持。下表给出了HINOC2.0使用的信道编码方式。
| 信道编码方式 | 码率 | 使用范围 |
|---|---|---|
| BCH (392,248) | 0.63 | 物理层上下行探测帧(承载MAC层信令帧) 物理层下行控制帧(承载MAC层MAP帧) |
| BCH(1920,1040) | 0.54 | 物理层上下行数据帧 |
| BCH(1920,1744) | 0.91 | 物理层上下行数据帧 |
| LDPC(1920,1728) | 0.90 | 可选，物理层上下行数据帧 |
| LDPC(3840,3456) | 0.90 | 可选，物理层上下行数据帧 |
信道编码需要匹配通信系统的特征，即信道编码的选择需要综合考虑系统的使用场景、业务类型以及信道环境。每一种信道编码方式均可以通过以下4个方面进行描述。
码率
码率指信道编码的编码效率。码率直接影响通信系统的频谱效率以及信道编码的纠错能力。由于信道编码通常采用引入冗余信息的方式纠正误码，信道编码的码率对于物理层传输速率和效率具有重要的影响。与无线通信系统相比，同轴电缆信道的衰落特性及环境噪声均远远优于无线传输环境。在未进行信道编码的情况下，同轴电缆通信系统已具有相对较低的误码率，有利于其采用高码率的信道编码。因此，传输速率需求和传输环境决定了同轴电缆通信系统应当采用具有较高码率的信道编码。
码长
码长是指分组码的编码块长度。码长的选择需要考虑数据业务类型以及实现的复杂度。如果信道编码的码字较长，其编码器的实现复杂度越高，且译码时延则会越大，从而增加系统的信息传输时延。此外，在互联网中，MAC层承载的数据帧长度从64字节到1518字节变化不等，且业务类型通常为数据突发模式。在数据帧有效信息长度小于码字长度时，需要通过填充无效字符的方式补足长度，造成传输效率的下降。信道编码的码字越长，则由此引起的传输效率下降越严重。根据前述两点，短码长的信道编码更加适用于HINOC通信系统。
纠错能力
纠错能力是信道编码对信道传输引起的误码的纠正能力。纠错能力与信道编码类型、码长、码率相关，同时还依赖于信号的误码分布特性。根据通信系统的应用场景以及通信系统的调制技术，通信系统可能出现的误码大致可以分为两种：均匀分布的误码以及随机突发的误码。HINOC系统使用了OFDM调制技术且使用了子载波分组的自适应调制，系统根据各子载波频点的衰落情况选择合适的调制方式。若某个子载波频点的信号质量好，则可采用高阶调制，如1024QAM、4096QAM等；否则，则采用低阶调制甚至关闭。如此，各子载波频点出现误码的概率接近一致，使得总体误码分布近似于均匀的随机分布。因此，HINOC所采用的信道编码应当对均匀随机的误码分布具有较强的纠错能力。
编译器的实现复杂度
在满足纠错能力与通信系统效率要求的下，信道编码应当尽可能选择低复杂度的信道编码方式，以达到降低最终的芯片与设备成本的目的。
综上，适用于HINOC系统的信道编码方式应当具有以下特征：高码率、短码长、适用于均匀随机误码纠正、低复杂度。
性能仿真
在HINOC设计过程中，我们仿真对比了各种信道编码类型在上述条件下的纠错能力。仿真时，采用64QAM作为调制方式，仿真信道采用AWGN信道，以模拟误码呈均匀随机分布的应用环境。仿真结果如图所示。其中：
图(a)中的卷积码为DVB-T系统中参数为(171,133)的1/2码率的卷积码，通过截短的方式将码率提高至0.875。
图(b)中的turb码采用LTE系统中交织块长度为1040的编码方案，码率为0.919。
图(c)中的LDPC码采用G.hn（ITU G.9960）标准中参数为(1080,960)的 LDPC码，由(1152,960)的LDPC码凿孔得到。
图(d)中，RS码为 (140,128)的RS码，为(255,243)RS码的截短码，码率为0.914。
4副图中BCH编码选取了相应的参数，以便于与其他信道编码类型做比较。
上述仿真结果可以看出，在高码率、短码长以及误码呈均匀随机分布的情况下，BCH码的纠错能力不弱于Turbo码和LDPC码，而强于卷积码和RS码。
综上原因，HINOC2.0在标准制仍然采用了BCH编码，其中BCH(1920, 1744)为数据帧使用的主要编码方式，BCH(1920,1040)是为了适用于极端恶劣的信道环境。而HINOC2.0新引入的可选LDPC是为了进一步提高系统的可靠性，根据北京瀚诺半导体的测评，(1920,1728)LDPC的编码增益相比(1920,1744)BCH要高1dB~2dB，但却要带来不少的实现复杂度。