WCDMA技术的信源编码和信道编码
信源编码与信道编码
信源编码与信道编码⼀．信源编码和信道编码的发展历程信源编码：最原始的信院编码就是莫尔斯电码，另外还有ASCII码和电报码都是信源编码。
但现代通信应⽤中常见的信源编码⽅式有：Huffman编码、算术编码、L-Z编码，这三种都是⽆损编码，另外还有⼀些有损的编码⽅式。
信源编码的⽬标就是使信源减少冗余，更加有效、经济地传输，最常见的应⽤形式就是压缩。
相对地，信道编码是为了对抗信道中的噪⾳和衰减，通过增加冗余，如校验码等，来提⾼抗⼲扰能⼒以及纠错能⼒。
信道编码：1948年Shannon极限理论→1950年Hamming码→1955年Elias卷积码→1960年 BCH码、RS码、PGZ译码算法→1962年Gallager LDPC（Low Density Parity Check，低密度奇偶校验）码→1965年Ｂ－M译码算法→1967年RRNS码、Viterbi算法→1972年Chase⽒译码算法→1974年Bahl MAP算法→1977年IMaiBCM分组编码调制→1978年Wolf 格状分组码→1986年Padovani恒包络相位／频率编码调制→1987年Ungerboeck TCM格状编码调制、SiMonMTCM多重格状编码调制、WeiL.F.多维星座TCM→1989年Hagenauer SOVA算法→1990年Koch Max－Lg－MAP算法→1993年Berrou Turbo码→1994年Pyndiah 乘积码准最佳译码→1995年 Robertson Log－MAP算法→1996年 Hagenauer TurboBCH码→1996MACKaｙ－Neal重新发掘出LDPC码→1997年 Nick Turbo Hamming码→1998年Tarokh 空－时卷格状码、AlaMouti空－时分组码→1999年删除型Turbo码虽然经过这些创新努⼒，已很接近Shannon极限，例如1997年Nickle的TurboHamming码对⾼斯信道传输时已与Shannon极限仅有0.27dB相差，但⼈们依然不会满意，因为时延、装备复杂性与可⾏性都是实际应⽤的严峻要求，⽽如果不考虑时延因素及复杂性本来就没有意义，因为50多年前的Shannon理论本⾝就已预⽰以接近⽆限的时延总容易找到⼀些⽅法逼近Shannon 极限。
信源编码和信道编码的区别
信源编码和信道编码的区别信源编码和信道编码是数字通信领域中两个重要的概念。
尽管这两个概念有时会被混淆使用，但它们在通信系统中的作用和目标是不同的。
信源编码主要关注的是如何将源信息进行有效的压缩和表示，以减少传输所需的带宽和存储空间。
而信道编码则专注于在传输过程中，如何通过添加冗余信息来提高通信系统对噪声和干扰的容忍度。
下面将从定义、目标和应用等方面说明信源编码和信道编码的区别。
首先，信源编码是指对信号源进行编码，即将源数据转换为一系列编码符号的过程。
信源编码的目标是通过增加数据的冗余性，以便减少数据的存储和传输所需的比特数。
通过信源编码，我们可以压缩和表示原始数据，以便更有效地传输和存储。
常见的信源编码技术包括霍夫曼编码、算术编码、字典编码等。
例如，在图像和音频压缩中，我们通常使用信源编码来减少文件的大小，而不丢失太多信息。
相比之下，信道编码是指通过在信道上添加冗余信息，以提高通信系统对噪声、干扰和误码的容忍度。
信道编码的目标是在不增加传输时间的情况下，提高传输的可靠性和健壮性。
常见的信道编码技术包括海明码、卷积码、低密度奇偶校验码等。
通常，信道编码采用纠错码的方式来检测和纠正传输中的错误，从而可以提高数据的可靠性。
信道编码在很多通信系统中都得到了广泛应用，例如无线通信、卫星通信等。
信源编码和信道编码的主要区别在于它们的应用领域和目标。
信源编码主要关注如何有效地对源数据进行压缩和表示，以提高存储和传输的效率。
而信道编码主要关注如何在传输过程中提高数据的可靠性和健壮性，以应对信道噪声和干扰的影响。
信源编码和信道编码是数字通信中两个独立但密切相关的概念，它们通常结合使用，以提高通信系统的性能和效果。
此外，信源编码和信道编码还在某种程度上是相互依赖的。
良好的信源编码可以提供更好的信道编码性能。
因为信源编码可以减少数据的冗余性，减小信道编码的冗余部分，从而提高传输效率。
而信道编码可以弥补信源编码在传输过程中的失真或丢失，从而提高信号的质量和可靠性。
移动通信原理(GSM-200题)
正交幅度调制 CRC码 CRC码 CRC码 CRC码 大自然噪声 大覆盖 占用时间 旁瓣 水平极化 水平 发射机 天线系统 墙壁表面 树叶 有效性 多样性 小尺度 发射 用户移动速度 基站 增加容量 混合 系统 时隙 成本 中国 EDGE 交互级 10 MHz 10 ms 码字 改善覆盖 资源占用少 噪声 标准化 分离 承载 MGW 承载 增强上行 OFDM Push 业务 低延迟的 自适应调制和编码 HS-DPCCH
3
B|C|D
3
A|B|C|D
2
A|B|C|D
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HS-SCCH HARQ UMB CN Node B 30km 120 km/h
HS-DPCCH 快速调度 HSPA GERAN RNC 100km 350 km/h
选项C 发射机 双工 NTT IS-95A 短信业务 码字 码分多址 码字 GMSK 短信业务 码字 频谱效率高 码字 cdma2000 Turbo码 RNC GGSN Iu Iu GGSN RNC Iur Iur Iur GGSN AuC 跳频 UMB UMB UMB 码分多址 上行同步 CDMA CDMA 硬切换 网络层 3.84Mcps 扇区 PDCP cdma2000 LTE 发射机 数字 高频 频率 调码
幅度键控 卷积码 卷积码 卷积码 卷积码 深度衰落 大容量 共用信道数 主瓣 圆周计划 机械 信源 信道 地球表面 粗糙表面 正确性 随机性 大尺度 前向 地形 用户 增强信号 信噪比平衡 频率 频段 功耗 美国 GSM 会话级 1.25 MHz 1.25 ms 时隙 空分复用 切换成功率高 符号间 软交换 互通 控制 MSC Server 控制 网络共享 MIMO MBMS 会话 高性价比 快速自动重传 HS-PDSCH
CDMA编码技术
模块一 3G基础模块 模块二 CDMA技术基础模块 模块三 WCDMA移动通信技术模块 模块四 TD-SCDMA移动通信技术模块 模块五 CDMA2000移动通信技术模块 模块六 WiMAX技术模块
模块二 CDMA技术基础模块
任务1 扩频通信概念
任务2 扩频通信的特点和主要技术指标 任务3 CDMA码序列
图2-19 信道编码和交织实例
本任务要求
识记：语音编码、信道编码方式。
领会：交织技术。
应用：语音编码技术。
26
4）交织技术
为什么要采用交织技术呢？原因有两个： （1）无线传输干扰和误码通常在某个较小时间段内发生，影 响连续的几个突发脉冲。 （2）如果把话音桢内的比特顺序按一定的规则错开，使原来 连续的比特分散到若干个突发脉冲中传输，则可分散误码，使连 续的长误码变成若干分散的短误码，以便于纠错，提高话音质量 。
出Viterbi算法）、MAP（最大后验概率算法）等。由于MAP算法
的每一次迭代性能的提高都优于Viterbi算法，因此MAP算法的迭
代译码器可以获得更大的编码增益。
2）Turbo码
图2-16 Turbo编码器
3）Reed-Solomon码
Reed-Solomon码是一类具有很强纠错能力的多进制BCH码， 它由Reed和Solomon应用MS多项式于1960年构造出来。在线性分 组码中RS码的纠错能力和编码效率是最高的。 R-S码常作为级联码的外码使用，CCSDS标准采用了R-S（255 ，233）与（2，1，7）卷积码加块交织的级联码编码方案，用于 卫星空间数据的传输。
1）卷积码
卷积编码器在任何一段规定时间内产生的n个码元，不仅取决 于这段时间中的k个信息位，而且还取决于前N-1段时间内的信息 位。此时监督码元监督着这N段时间内的信息，这N 段时间内的 码元数目nN称为这种码字的约束长度。
数字通信中的信源编码和信道编码【精选文档】
数字通信中的信源编码和信道编码摘要：如今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中,信息的传输及通信起着支撑作用.而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。
本论文根据当今现代通信技术的发展，对信源编码和信道编码进行了概述性的介绍。
关键词：数字通信；通信系统;信源编码；信道编码Abstract：Now it is an information society。
In the all of information technologies，transmission and communication of information take an important effect。
For the transmission of information，Digital communication has been an important means。
In this thesis we will present an overview of source coding and channel coding depending on the development of today’s communica tion technologies.Key Words：digital communication; communication system; source coding; channel coding1.前言通常所谓的“编码”包括信源编码和信道编码。
编码是数字通信的必要手段。
使用数字信号进行传输有许多优点, 如不易受噪声干扰，容易进行各种复杂处理，便于存贮，易集成化等。
编码的目的就是为了优化通信系统.一般通信系统的性能指标主要是有效性和可靠性.所谓优化，就是使这些指标达到最佳。
除了经济性外，这些指标正是信息论研究的对象.按照不同的编码目的，编码可主要分为信源编码和信道编码。
在本文中对此做一个简单的介绍.2.数字通信系统通信的任务是由一整套技术设备和传输媒介所构成的总体—-通信系统来完成的.电子通信根据信道上传输信号的种类可分为模拟通信和数字通信.最简单的数字通信系统模型由信源、信道和信宿三个基本部分组成.实际的数字通信系统模型要比简单的数字通信系统模型复杂得多。
4g和5g通信所采用的信源编码和信道编码
4g和5g通信所采用的信源编码和信道编码4G和5G通信所采用的信源编码和信道编码是不同的，具体如下：1. 4G通信所采用的信源编码4G通信系统采用了多种信源编码方式，其中最常用的是AMR （Adaptive Multi-Rate）编码。
AMR编码是一种自适应多速率语音编解码器，其主要作用是将语音转化为数字数据，并通过无线网络传输。
AMR编码可以根据网络质量自适应调整传输速率，从而提高语音质量。
2. 4G通信所采用的信道编码4G通信系统采用了Turbo编码和LDPC（Low Density Parity Check）编码两种主要的信道编码方式。
Turbo编码是一种迭代式卷积码，能够有效地提高数据传输速率和距离性能。
LDPC编码则是一种基于图像理论的低密度奇偶校验码，具有低复杂度、高效率等优点。
3. 5G通信所采用的信源编码5G通信系统引入了新型的波形调制方式和多路访问技术，因此在信源编解码方面也进行了改进。
5G通信系统主要采用Polar Coding（极化编解码）技术进行数据压缩和解压缩。
Polar Coding是一种基于极化理论的新型编码方式，具有高效率、低复杂度等优点。
4. 5G通信所采用的信道编码5G通信系统主要采用了LDPC编码和Polar Coding两种信道编码方式。
与4G通信系统相比，5G采用了更加先进的LDPC编码技术，能够提高数据传输速率和距离性能。
此外，Polar Coding也可以应用于5G通信系统的信道编码中，进一步提高数据传输效率。
总之，4G和5G通信所采用的信源编码和信道编码各有不同，并且在技术上都进行了不断改进和优化，以满足不断增长的无线通信需求。
信源编码与信道编码课件
常见的熵编码算法包括哈夫曼编码和算术编码等。
算术编码原理
算术编码是一种基于概率的压缩方法，它将输入数据映射到一个实数范 围内，通过降低该实数范围来达到压缩数据的目的。
信道编码
广泛应用于通信和数据传输领域，如移动通信、卫星通信、光纤通信等。
性能指标的对比
信源编码
压缩比、解码时间、重建数据的失真程度等是其主要性能指标。
信道编码
误码率、抗干扰能力、频谱效率等是其主要性能指标。
06
信源与信道编码的未来发展
信编码的未来发展
视频编码
随着超高清视频和虚拟现实技术的普及，信源编码将更加注重视 频压缩效率，以适应更高的分辨率和帧率。
目的
提高信息传输效率和存储 空间利用率。
方法
通过去除冗余信息、减少 表示信息的比特数等方式 实现。
信源编码的分类
无损压缩
能够完全恢复原始数据的压缩方 法。
有损压缩
无法完全恢复原始数据的压缩方 法，一般用于图像、音频和视频 等多媒体数据的压缩。
信源编码的应用场景
文件压缩
用于减小文件大小，便 于存储和传输。
视频会议
对视频和音频信号进行 压缩，以减小传输带宽
和存储空间。
数字电视
对图像和声音信号进行 压缩，以减小传输带宽
和存储空间。
无线通信
对语音和数据信号进行 压缩，以减小传输带宽
和存储空间。
02
信源编码原理
熵编码原理
熵编码是一种无损数据压缩方法，它利用了数据中存在的冗余和概率分布特性，通 过编码技术去除冗余，达到压缩数据的目的。
信源编码与信道编码解析
信源编码与信道编码解析摘要：衡量一个通信系统性能优劣的基本因素是有效性和可靠性，有效性是指信道传输信息的速度快慢，可靠性是指信道传输信息的准确程度。
在数字通信系统中，信源编码是为了提高有效性，信道编码是为了提高可靠性，而在一个通信系统中，有效性和可靠性是互相矛盾的，也是可以互换的。
我们可以用降低有效性的办法提高可靠性，也可以用用降低可靠性的办法提高有效性。
本文对信源编码和信道编码的概念，作用，编码方式和类型进行了解析,以便于更好的理解数字通信系统的各个环节。
关键字：信源编码信道编码abstract: the measure of a communication system the basic factor is quality performance efficiency and reliability, effectiveness refers to channel to transfer information machine speed, reliability is to point to the accuracy of the information transmission channel. in digital communication system, the source coding is in order to improve the effectiveness, channel coding is in order to improve the reliability, and in a communication system, effectiveness and reliability is contradictory, is also can be interchanged. we can use to reduce the availability of improving the reliability, also can use to improve the effectiveness ofreduces reliability. in this paper, the source coding and channel coding concept, function, coding mode and the types of analysis, in order to better understand all aspects of digital communication systems.key words: the source coding channel coding1引言数字通信系统：信源是把消息转化成电信号的设备，例如话筒、键盘、磁带等。
信源编码与信道编码
信源编码与信道编码
1.信源编码的作⽤与内含：
信源编码是⼀种以提⾼通信有效性⽽对信源符号进⾏的变换，或者说为了减少或者消除信源剩余度⽽进⾏的信源符号变换。
具体⽽⾔就是针对信源输出符号序列的统计特性来寻找某种⽅法，把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，使后者的各码元所荷载的平均信息量最⼤，同时⼜能保证⽆失真的恢复原来的符号序列。
2.信道编码的作⽤与内含：
信道编码：由于信道有噪声和⼲扰或信道有某种约束会使接受的消息发⽣差错，因此要通过信道编码来提⾼传输可靠性。
因为信道编码是通过冗余符号来实现的，所以会使传输有效性降低。
（ps:⾹农第⼆定理：只要信息传输速率不⼤于信道容量，就存在⾼可靠性传输。
）。
WCDMA技术的信源编码和信道编码
WCDMA技术的信源编码和信道编码WCDMA网络是全球商用时间最长，技术成熟、可演进性最好的，全球第一个3G商用网络就是采用WCDMA制式。
我国采用了全球广泛应用的WCDMA 3G技术，目前已全面支持HSDPA/HSUPA，网络下载理论最高速率达到14.4Mbps。
2G无线宽带的最高下载速度约为150Kbps，我国的WCDMA网络速度几乎是2G网络速度的100倍。
支持业务最广泛，基于WCDMA成熟的网络和业务支撑平台，其所能实现的3G业务非常丰富。
无线上网卡、手机上网、手机音乐、手机电视、手机搜索、可视电话、即时通讯、手机邮箱、手机报等业务应用可为用户的工作、生活带来更多的便利和美妙享受。
终端种类最多，截至2008年底，支持WCDMA商用终端的款式数量超过2000款，全球主要手机厂商都推出了为数众多的WCDMA手机。
国内覆盖广泛，截至2009年9月28日，联通3G网络已成功在中国大陆285个地市完成覆盖并正式商用，新覆盖的城镇数量还在不断增长中，联通3G网络和业务已经覆盖了中国绝大部分的人口和地域。
开通国家最广，可漫游的国家和地区最多，截至2008年底，全球已有115个国家开通了264个WCDMA网络，占全球3G商用网络的71.3%。
截至2009年9月28日，中国联通已与全球215个国家的395个运营商开通了。
WCDMA的优势明显，技术成熟，在WCDMA物理层来看，信源编码和信道编码是WCDMA技术的基础，信源编码是采用语音编码技术，AMR语音编码技术是由基于变速率多模式语音编码技术发展而来，主要原理在于：语音编码器模型由一系列能提供多种编码输出速率与合成质量的声码器构成AMR支持八种速率。
鉴于不同信源比特对合成语音质量的影响不同AMR 语音编码器输出的话音比特在传输之前需要按照它们的主观重要性来排序分类，分别采用不同保护程度的信道编码对其进行编码保护。
信源编码AMR模式自适应选择编码器模式以更加智能的方式解决信源和信道编码的速率匹配问题，使得无线资源的配置和利用更加灵活和高效。
5-WCDMA系统基本原理
编码类型
语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特 数据业务：Turbo码（1/3），两个8状态的并行级联卷积码构成， 加6个尾比特
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交织
交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来
的影响 1 2 3 4 5 6 7 8 ...
一次交织：
... 452 453 454 ……
流类业务
交互类业务
背景类业务
不同业务QOS要求
时延
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WCDMA协议版本的演进
保留2G/2.5G核心网
保留WCDMA
R99 RAN 核心网电路域 采用NGN架构， 以IP承载话音 业务
核心网增加IM（IP多媒体
全IP解决方案 HSUPA Phase II 单载波 上载速率高达5.76Mbps HSPA＋(64QAM, CPC,MIMO) LTE (OFDMA , MIMO)
45 MHz
120 MHz 45 MHz 95 MHz
VII
VIII IX
2500-2570 MHz
880 – 915 MHz 1749.9-1784.9 MHz
2620-2690 MHz
925 – 960 MHz 1844.9-1879.9 MHz
√
√ √
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丰富的3G业务
误码
会话类业务
┏━○2 ┃ ┃ ┃ ┗━ 3
┏ ○6 ┃ SF=16 ┃ ┏ ●C(16,14):HS-PDSCH 2 ┫ ┃ ┗ 7 ┫ ┗ ●C(16,15):HS-PDSCH 1
● CCH ● HSDPA ○ DCH
2g到5g的信道编码技术和信源编码技术
2g到5g的信道编码技术和信源编码技术
在2G到5G的移动通信网络中，广泛应用了各种信道编码技术和信源编码技术，以提高数据传输的可靠性和效率。
信道编码技术：
1. 2G时代主要采用的是卷积编码技术，通过引入冗余信息来纠正信道中的误码和干扰。
2. 3G时代引入了Turbo编码技术，通过迭代方式提高解码性能，对信道进行更高效的编码和纠错。
3. 4G时代采用了LDPC（低密度奇偶校验）编码技术，能够实现接近香农极限的编码效果，提高了信道容量和传输速率。
4. 5G时代引入了极化码（Polar Code）技术，通过在信道编码时提供更强的纠错能力和更高的编码效率，适应了高速率和大容量的通信需求。
信源编码技术：
1. 2G时代主要采用的是AMR（自适应多速率编码）技术，根据语音信号的特点和通信质量要求，选择不同的编码率来实现高音质和低码率传输的平衡。
2. 3G时代引入了WCDMA的优化编码技术，通过对语音信号进行高效压缩和编码，提高语音质量和数据传输速率。
3. 4G时代采用了更高级的AAC（高级音频编码）技术，能够提供更好的音频质量和更低的码率，适应了更丰富的媒体应用需求。
4. 5G时代将引入更专业的视频和图像编码技术，如HEVC （高效视频编码）和AV1（开放媒体编码），以实现更高质量和更低比特率的视频传输。
WCDMA的基本原理及关键技术(第一部分)
Satellite
Empty
Satellite
30 MHz
60 MHz
40 MHz
15 MHz
100 MHz
FDD
WCDMA+CDMA2000
TDD
TD-SCDMA
WCDMA标准演进
继承R99的所有业务和功 能；
电路域结构发生改变， 控制与承载分离MSC采用 MSC SERVER和MGW实现； 继承2G（GSM、GPRS ）的所有业务和功能； 继承R4的所有业务和 功能； 核心网引入IMS（IP 多媒体域）； 无线引入HSDPA。 RAN向IP发展，增强 的IP QOS。 无线引入HSUPA MBMS框架结构的研究
CDMA原理图
编码技术
信源编码
信源编码的目的是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达 到压缩码率和带宽，实现信号的有效传输；
最常用的信源编码是PCM，它采用A律波形编码。分为取样、量化 和编码三步；一路语音信号编码后的速率为64Kb/s;
移动通信中如果采用PCM编码技术，则传一路话音信号需要64K带 宽，传8路话音需要512K带宽。对于1个频点只有200KHZ带宽的 GSM系统来说，会造成频率资源的浪费，因此GSM系统中采用 GMSK编码技术，编码后的速率为13Kb/s； 第三代移动通信系统中，不仅要支持语音通信，还要支持多媒体数 据业务，因此必须采用更加先进的编码技术。在WCDMA中，采用 了自适应多速率语音编码（AMR）技术。它支持8种编码速率：12.2 、10.2、7.95、7.4、6.7、5.9、5.15和4.75Kb/s.
白发三千丈
红豆生南国
红红豆豆生生南南国国
红红豆豆生生南？国国
编码技术
卷积码
(整理)第5章 WCDMA无线接口技术
第5章 WCDMA 无线接口技术在WCDMA 系统中，移动用户终端UE 通过无线接口上的无线信道与系统固定网络相连，该无线接口称为Uu 接口，是WCDMA 系统中是最重要的接口之一。
无线接口技术是WCDMA 系统中的核心技术，各种3G 移动通信体制的核心技术与主要区别也主要存在于无线接口上。
通过对WCDMA 无线接口的学习，可以理解UE 终端与WCDMA 网络系统之间的工作原理与通信过程；学习这部分内容也是WCDMA 无线网络规划的前提。
5.1 WCDMA 无线接口概述5.1.1 无线接口的协议结构图5-1显示了UTRAN 无线接口与物理层有关的协议结构。
从协议结构上看，WCDMA 无线接口由层一、层二、层三组成，分别称作物理层（Physical Layer ）、媒体接入控制层（Medium Access Control ）、无线资源控制层（Radio Resource Control ）。
从协议层次的角度看，WCDMA 无线接口上存在三种信道，物理信道、传输信道、逻辑信道。
传输信道 控制/测量 层 3逻辑信道层 2层 1 物理信道图5-1 无线接口的物理结构图中不同层/子层间的圆圈部分为业务接入点(SAPs)。
物理层提供了高层所需的数据传输业务。
对这些业务的存取是通过使用经由MAC 子层的传输信道来进行的。
物理层通过传输信道向MAC 层提供业务，而传输数据本身的属性决定了什么种类的传输信道和如何传输；MAC 层通过逻辑信道向RRC 层提供业务，而发送数据本身的属性决定了逻辑信道的种类。
在媒体接入控制（MAC）层中，逻辑信道被映射为传输信道。
MAC层负责根据逻辑信道的瞬间源速率为每个传输信道选择适当的传输格式(TF)。
传输格式的选择和每个连接的传输格式组合集（由接纳控制定义）紧密相关。
RRC层也通过业务接入点（SAP）向高层（非接入层）提供业务。
业务接入点在UE侧和UTRAN侧分别由高层协议和IU接口的RANAP协议使用。
通信技术中的信源编码与信道编码方法对比
通信技术中的信源编码与信道编码方法对比在通信技术中，信源编码和信道编码是两种重要的技术手段，用于提高通信系统的可靠性和效率。
信源编码（Source Coding）和信道编码（Channel Coding）旨在减少通信中的数据传输量、提高数据传输速率、改善信号质量以及增强抗干扰能力。
尽管它们有不同的应用领域和目标，但它们在提高通信系统性能方面都发挥着重要的作用。
我们来了解一下信源编码。
信源编码是将信源数据进行编码压缩的过程，以减少传输的比特数并提高传输效率。
在信源编码中，常用的方法有霍夫曼编码、算术编码和字典编码等。
这些编码方法通过统计信源数据中出现的频率分布，将出现频率高的数据用较短的编码表示，而出现频率低的数据用较长的编码表示。
通过这种方式，信源编码可以有效地减少数据传输的比特数，提高信源数据的压缩效果。
与信源编码不同，信道编码是为了提高信道传输的可靠性和抗干扰能力。
信号在传输过程中容易受到各种干扰，如噪声、衰落和其他信号的干扰等。
信道编码通过在发送端对数据进行编码，然后在接收端进行解码恢复，从而实现对传输过程中出现的错误进行纠正或检测。
常用的信道编码方法有卷积码、纠错码和交织码等。
这些编码方法通过引入冗余信息，可以在一定程度上检测和纠正传输过程中出现的错误。
信道编码的一个重要指标是编码增益，即信道编码使得传输误码率下降的比例。
信源编码和信道编码在通信系统中起到了不同的作用。
信源编码主要应用于数据压缩领域，通过对信源数据的编码，可以减少传输的数据量，提高传输效率。
信道编码主要应用于数据传输领域，通过在发送端对数据进行编码，可以提高传输的可靠性和抗干扰能力。
信源编码和信道编码在通信系统中通常是配合使用的，通过信源编码将信源数据进行压缩，然后使用信道编码进行传输，从而达到更高的传输效率和可靠性。
虽然信源编码和信道编码有着不同的应用场景和目标，但它们在通信技术中都起到了极为重要的作用。
信源编码通过压缩信源数据减少传输比特数，提高传输效率；信道编码通过引入冗余信息提高传输可靠性和抗干扰能力。
WCDMA网络介绍
WCDMA通信模型
信源 编码
Interleaving
信道 编码 交织
扩频
加扰
调制
射频 发射
无线信道
去交织 信道解 码
信源 解码
deinterleaving
解扩
解扰
解调
射频 接收
WCDMA的信源编码
• WCDMA系统采用AMR（Adaptive Multi-Rate）语音编码
– 编码共有8种，速率从12.2Kbps～4.75Kbps – 多种语音速率与目前各种主流移动通信系统使 用的编码方式兼容，有利于设计多模终端 – 根据用户离基站远近，自动调整语音速率，减 少切换，减少掉话 – 根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率， 可以节省部分功率，从而容纳更多用户
功率谱
解调门限 系统所允许的最大干扰电平
增益
其他用户干扰信号
Echip
WCDMA通信模型
信源 编码
Interleaving
信道 编码 交织
扩频
ห้องสมุดไป่ตู้加扰
调制
射频 发射
无线信道
去交织 信道解 码
信源 解码
deinterleaving
解扩
解扰
解调
射频 接收
扰码的作用
下行: 上行:
基站 “1”采用PN码1发射
PN1 PN1
PN 码用于区分不同的小区 PN 码用于区分不同的手机
PN3
PN4
基站 “2”采用PN码2发射
PN2 PN2
PN5
PN6
WCDMA通信模型
信源 编码
Interleaving
信道 编码 交织
扩频
加扰
调制
通信技术中的信源编码与信道编码技巧
通信技术中的信源编码与信道编码技巧随着通信技术的不断发展，信源编码与信道编码成为了实现高效传输和可靠通信的重要环节。
信源编码和信道编码技巧的使用可以提高数据传输的速率、错误检测与纠正的能力以及降低数据压缩的损失。
本文将对信源编码和信道编码技巧进行介绍和分析。
1. 信源编码技巧信源编码是指将源信号进行编码，以减少数据的冗余性和提高数据传输的效率。
常用的信源编码技巧有霍夫曼编码、算术编码和字典编码等。
霍夫曼编码是一种变长编码技术，通过构建哈夫曼树并根据字符的出现频率进行编码，使频率高的字符拥有较短的编码。
这种编码技巧可以极大地压缩数据量，并且解码也相对简单，因此广泛应用于图像、音频和视频等传输。
算术编码是一种连续编码技巧，通过将源信号的每个符号映射为一个区间，并根据概率确定区间的范围，实现数据的高效压缩。
算术编码可以达到较高的压缩比，但在解码过程中需要准确的概率信息。
字典编码是一种基于历史信息的编码技巧，通过建立一个字典表，将常见的数据序列映射为短的编码序列，从而减少冗余度。
字典编码常用于文本数据的压缩，如LZ77和LZW算法。
2. 信道编码技巧信道编码是在信道传输过程中对数据进行编码，以提高传输的可靠性和容错性。
常用的信道编码技巧有前向纠错编码、卷积码和布朗编码等。
前向纠错编码是一种可以在接收端进行错误检测和纠正的编码技巧。
通过在发送数据中添加冗余信息，接收端可以利用冗余信息进行错误检测和纠正。
常见的前向纠错编码算法包括海明码和RS码等。
卷积码是一种连续编码技巧，可以在传输过程中增加冗余信息以提高传输的可靠性。
卷积码通过在发送数据序列中添加卷积核函数中的权重系数来生成冗余信息。
接收端可以利用卷积码解码器进行译码和纠错。
布朗编码是一种多级调制编码技巧，通过将数字信号映射为模拟信号，使信号传输更加稳定可靠。
布朗编码常用于高容量传输和长距离通信，如光纤通信和无线电通信等。
综上所述，信源编码和信道编码技巧在通信技术中起着关键作用。
WCDMA的关键技术及基本原理
TDMA是采用时分的多址技术。业务信道在 不同的时间片段分配给不同的用户。
CDMA是采用扩频的码分多址技术。所有 用户在同一时间、同一频段上、根据不 同的编码获得业务信道。
码分多址技术
• WCDMA系统
–PN码（扰码）
Spread Spectrum Multiple Access Code Division Multiple Access
扰码规划应该考虑因素
地域分布：处于同一地域内的小区 按纵列分配； 主扰码复用距离：应在码资源允许 的情况下尽量大，以确保分配原则 根据网络发展情况适当预留2-3组 主扰码以备网络扩容； 根据地形、地貌特点，合理划分 区域以节约扰码资源； 结合地域特点合理确定主扰码 复用距离
PN4
• 通过将伪噪声序列与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据，其伪 噪声序列由伪噪声生成器产生 • 误码率受限于多址干扰和远近效应的影响 • 用功率控制来克服远近效应，受限于功率检测的精度 • WCDMA采用的是直接扩频方式
信源编码和信道编码的区别
信源编码：主要是利用信源的统计特性，解决信源的相关性，去掉信源冗余信息，从而达到压缩信源输出的信息率，提高系统有效性的目的。
第三代移动通信中的信源编码包括语音压缩编码、各类图像压缩编码及多媒体数据压缩编码。
信道编码：为了保证通信系统的传输可靠性，克服信道中的噪声和干扰的。
它根据一定的（监督）规律在待发送的信息码元中（人为的）加入一些必要的（监督）码元，在接受端利用这些监督码元与信息码元之间的监督规律，发现和纠正差错，以提高信息码元传输的可靠性。
信道编码的目的是试图以最少的监督码元为代价，以换取最大程度的可靠性的提高。
信道编码从功能上可分为3类：
仅具有发现差错功能的检错码，如循环冗余校验码、自动请求重传ARQ等
具有自动纠正差错功能的纠错码，如循环码中的BCH码、RS码及卷积码、级联码、Turbo码等
既能检错又能纠错功能的信道编码，最典型的是混合ARQ
信道编码从结构和规律上分两大类
线性码：监督关系方程是线性方程的信道编码
非线性码：监督关系方程是非线性的
FEC是前向就错码，在不同系统中，不同信道采用的FEC都不一样，有卷积码，Turbo码等。
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WCDMA技术的信源编码和信道编码WCDMA网络是全球商用时间最长，技术成熟、可演进性最好的，全球第一个3G商用网络就是采用WCDMA制式。
我国采用了全球广泛应用的WCDMA 3G技术，目前已全面支持HSDPA/HSUPA，网络下载理论最高速率达到14.4Mbps。
2G无线宽带的最高下载速度约为150Kbps，我国的WCDMA网络速度几乎是2G网络速度的100倍。
支持业务最广泛，基于WCDMA成熟的网络和业务支撑平台，其所能实现的3G业务非常丰富。
无线上网卡、手机上网、手机音乐、手机电视、手机搜索、可视电话、即时通讯、手机邮箱、手机报等业务应用可为用户的工作、生活带来更多的便利和美妙享受。
终端种类最多，截至2008年底，支持WCDMA商用终端的款式数量超过2000款，全球主要手机厂商都推出了为数众多的WCDMA手机。
国内覆盖广泛，截至2009年9月28日，联通3G网络已成功在中国大陆285个地市完成覆盖并正式商用，新覆盖的城镇数量还在不断增长中，联通3G网络和业务已经覆盖了中国绝大部分的人口和地域。
开通国家最广，可漫游的国家和地区最多，截至2008年底，全球已有115个国家开通了264个WCDMA网络，占全球3G商用网络的71.3%。
截至2009年9月28日，中国联通已与全球215个国家的395个运营商开通了。
WCDMA的优势明显，技术成熟，在WCDMA物理层来看，信源编码和信道编码是WCDMA技术的基础，信源编码是采用语音编码技术，AMR语音编码技术是由基于变速率多模式语音编码技术发展而来，主要原理在于：语音编码器模型由一系列能提供多种编码输出速率与合成质量的声码器构成AMR支持八种速率。
鉴于不同信源比特对合成语音质量的影响不同AMR 语音编码器输出的话音比特在传输之前需要按照它们的主观重要性来排序分类，分别采用不同保护程度的信道编码对其进行编码保护。
信源编码AMR模式自适应选择编码器模式以更加智能的方式解决信源和信道编码的速率匹配问题，使得无线资源的配置和利用更加灵活和高效。
实际的语音编码速率取决于信道条件，它是信道质量的函数。
而这部分工作是解码器根据信道质量的测量参数协助基站来完成，选择编码模式，决定编码速率。
原则上在信道质量差时采用低速率编码器，就能分配给信道编码更多的比特冗余位来实现纠错，实现更可靠的差错控制。
在信道质量好、误比特率较低时采用高速率编码器，能够提高语音质量。
在自适应过程中，基站是主要部分，决定上下行链路采用的速率模式。
信源编码AMR编码器原理，WCDMA系统的AMR声码器共有八种编码模式，它们的输出比特速率不同。
为了降低成本和复杂度，八种模式都采用代数码本激励线性预测技术，它们编码的语音特征参量和参量提取方法相同，不同的是参量的量化码本和量化比特数。
AMR语音编码器根据实现功能大致可分为LPC分析、基音搜索、代数码本搜索三大部分。
其中LPC分析完成的主要功能是获得10阶LPC滤波器的-.个系数，并将它们转化为线谱对参数，并对LSF进行量化；基音搜索包括了开环基音分析和闭环基音分析两部分，以获得基音延迟和基音增益这两个参数；代数码本搜索则是为了获得代数码本索引和代数码本增益，还包括了码本增益的量化。
AMR编码器原理框图AMR译码器原理, AMR的译码器原理如解码原理图所示。
按照可选模式从接收的比特流中，将传输的索引选出。
在每次的传输帧中索引被译码，参数包括LSP 矢量、基音延迟、分数基音延迟、更新码矢量、基音和更新增益LSP矢量被转化为LP滤波系数，经过内插获得在每个子帧的LP滤波器：激励通过自适应码本和更新码本及各自增益的加权而获得；激励信号通过LP合成滤波器重构语音信号；最后，重构的语音信号通过自适应后置滤波器。
AMR解码器原理框图AMR在WCDMA系统中应用，AMR集成了多种语音编码模式，每种模式都有自己的输出速率和比特分布特征。
语音编码所提供的不同的特征参量对信道误码的敏感度不同，对信道越敏感的参量在加扰后对合成语音质量影响越大。
另外，即使同一个参量在量化后，不同比特对信道误码的敏感程度也不同。
由于移动通信系统资源有限，考虑到传输效率的要求，不能为了通信质量无限制地增加信道的冗余度。
因此，鉴于不同信源比特对合成语音质量的影响不同，语音的信道保护设计中采用不等差错保护方案（UEP），即将信源比特按其重要性排序分类，分别采用不同保护程度的信道编码对其进行编码保护。
AMR通过多种编码模式间的自适应切换显示出其在合成语音效果和抗干扰性能方面较传统语音编码器更为优越的地方。
WCDMA 的信道编码方案，WCDMA 的信道编码方案包括以下几部分: 纠错编码/ 译码( 包括速率适配) , 交织/ 解交织, 传输信道映射至/ 分离出物理信道。
另外, 某些业务的组合可能要求不同层次上的业务复用, 也会在信道编译码器的设计上有所体现。
信道编码方案已不仅仅是纠错码的选择、编译码算法和交织算法的问题。
它还涉及与高层消息的通信, 从高层获得业务质量指示、业务复用方式等信息，以实现不同业务的不同编码和复用方案, 从而以最高的效率提供多种业务的组合。
为了适应多种速率的传输, 信道编码方案中还增加了速率适配功能, WCDMA 给出了一种速率适配算法, 目的是把业务速率适配为标准速率集中的某个速率。
当然, 决定信道编码性能最基本的问题还是它的差错控制案。
WCDMA 传输信道提供了两类纠错方式: 前向纠错( FEC) 和自动重发请求( ARQ)。
FEC 是作为无线业务最基本的纠错方式, ARQ 作为一种补充方式。
在早期的WCDMA 的提议中, 它建议了四种前向信道纠错码, 它们分别是: 卷积码、RS 码与卷积码的串行级联、Turbo 码以及业务专用编码。
WCDMA 的差错控制技术, 数字通信中的两类基本差错控制方法: ARQ 和FEC 在WCDMA 的差错控制中都将有所应用。
这一部分将介绍不同差错控制方式在未来移动业务中的应用, 以及主要的纠错码编码技术及其性能. Turbo 码是一种新型级联递归系统卷积码, 它是由两个结构通常相同的递归系统卷积( RSC) 编码器通过内部交织器的级联而成。
Turbo 码的主要优点之处是在AWGN 信道中,其纠错性能可接近香农限。
在传输同样长的信息位的数据块时, Tur bo 码的性能要比RS 级联码要好1dB 以上.从上面的分析, 可以看到, 在WCDMA 中, 在低速率和低性能要求下仍然采用与第二代移动通信系统中类似的卷积码编译码技术, 而在高速率和高性能要求的情况下, 差错控制编码方案已经有了很大变化; RS 码与卷积码的级联的编码方案已经逐渐被Turbo 码所代替。
目前, Turbo 码的编解码技术发展很快, 它已经发展为一种包括多种编译码方法的FEC 技术分支。
WCDMA 移动通信系统中的Turbo 码的应用, 1948 年香农提出了著名的第二信道编码定理。
该定理指出: 在有噪声的信道中, 只要实际传输速率小于信道的容量时, 总可以实现在信道中无差错的传输。
香农提出了三个基本条件: ( 1) 采用随机编译码方式; ( 2) 编译长度L到无穷, 即分组的码组长度无限; ( 3) 译码采用最佳的最大似然译码算法。
在满足这三个条件的前提下, 他认为在信道中可以实现无差错传输。
Turbo 码的设计包括分量RSC 生成元的确定、码率调整器的设计( 打孔) 以及内部交织器的设计.(1) RSC( 分量) 编码器生成元的设计由上面的算法复杂度分析看, 译码的计算量是与卷积码的约束长度( M + 1) 有关为o ( 2M ) , 如果要减少运算量, 约束长度就不能太大, 因而在WCDMA 的提案中建议的约束长度一般是3、4 和5。
从仿真结果来看: 译码时, 在一定的范围内, 较大的约束长度具有较大的编码增益.从另一个角度看, 约束长度越长, 信息关联程度越大, 无疑对译码性能的提高是有好处的。
(2) 栅格终止Turbo由于Turbo 码编码器的两个分量编码器之间存在一个内部交织器, 而且每个分量编码器又是递归的卷积码编码器, 所以很难在每个数据块尾将寄存器状态归零,B的初始条件的状态是定义在寄存器的状态为0 的条件下。
虽然在仿真中发现带有尾比特的与没有尾比特的译码算法的性能差距不大, 但是没有栅格终止会给硬件实现带来麻烦。
目前还没有只用M 位( 寄存器为M 个) 同时结束两个RSC 编码器的简单算法。
解决的办法是: 在完成所有输入信息编码工作后, 让第二个RSC 编码器不工作, 只将第一个RSC 编码器归零。
同理, 让第一个编码器不工作, 只将第二个RSC 编码器归零。
这样在输入信息的数据之后加入2M 个尾比特, 就可以实现Turbo码的栅格终止。
(3) 交织深度的选择，Turbo码有较大的时延, 使得它在对时延要求较高的话音业务中的应用受到了限制, 但对于其他无编译码时延要求或对时延要求较低的业务, Turbo 码的作用就可以得到充分地发挥了. 所以在WCDMA 系统中,32kbps( 包括32kbps) 以上的业务由Turbo码完成。
由前面的分析知道, Turbo 码的译码性能除了受交织器随机化作用影响外, 它很大程度上取决于交织器长度( 即交织深度) 。
交织深度越大, 译码的误码率越低。
使用的交织深度达到65536。
在WCDMA 系统中, 业务速率由32kbps 到2Mbps,10ms 一帧, 其帧长由320 到20000, 如果帧长等于交织深度的话, 那么Turbo 码的译码器性能就会有很大差别。
虽然一些文献对短帧进行了研究, 但其性能还远不能让人满意。
当然在实际应用时, 不能选用很大的交织深度。
因此, 为了提高译码器的性能, 在一些低速业务的场合, 可以用多帧组成一个数据块, 加大交织深度。
从仿真结果看, 对于144kbps 以上到384kbps 的业务, 其一帧可单独对应一个译码数据块。
( 4) 交织算法Turbo 码的交织算法也是影响其性能的一个重要因素。
目前交织算法还处在研究阶段, 其设计方法尚无理论上完整的表述, 到底采用什么方法作为标准尚无定论,一般采用非均匀交织器。
目前, 所采用的交织算法还不能说对所有的RSC 都是最佳的, 往往是对某些RSC 编码生成元比较好, 需要通过仿真结果加以判断和调整。
很多国家和组织已经提交了交织算法, 但都比较烦琐。
在WCDMA 的信道编码技术中除了继承二代移动通信的话音编译码和交织技术外, 还针对多种业务质量要求引入了纠错能力更强的差错控制方法。
且作为提供综合业务的移动通信系统的组成部分, 信道编码技术中融入了业务复用、速率适配等功能模块, 纠错码的选择也要配合这些模块来考虑。