数字通信中的信源编码和信道编码【精选文档】
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。
信源编码及信道编码
-3/61-
3.6 信道的定义和分类
1. 信道的定义：
信道是指信息传输的通道，包括空间传输和时间传输。 空间传输：利用各种物理通道将信息从一端发到另一端 时间传输：是指将信息保存，在以后读取，如磁带、光
盘等在时间上将信息进行传输的信道。
关于信道的主要问题有：
➢ 信道的建模（信道的统计特性的描述） ➢ 信道容量的计算 ➢ 在有噪信道中能不能实现可靠传输？怎样实现可靠传输？
信源编码及信道编码
学习目标
学习完本节课程，您应该能够： 掌握信道的定义和分类 掌握信道的数学模型 掌握什么是信道容量 了解信道复用 掌握信道编码及信道差错控制方法
-2/61-
课程内容
3.6 信道的定义和分类 3.7 信道的数学模型 3.8 信道容量及信道复用 3.9 信道编码基本概念 3.10 信道差错控制及编码方法
① 离散信道 ② 连续信道 ③ 半连续信道 ④ 时间离散的连续信道
按信道的记忆特性
① 无记忆信道 ② 有记忆信道
-6/61-
3.6 信道的定义和分类(续)
2. 信道的分类(续)
按输入/输出信号之间的关系分为
① 噪声信道 ② 无噪声信道
根据信道输入和输出的个数可分为
① 两端信道（单用户信道）：只有一个输入端和一个输出端 的单向通信的信道。
➢ 例如短波电离层反射信道。
-8/61-
3.6 信道的定义和分类(续)
3. 通信信道实例:
随参信道举例:短波电离层反射信道
① 短波是指波长为100m－10m(频率为3－30MHz)的无线电波。 可沿地表面传播(地波传播)，传播距离近；可由电离层反射 传播(天波传播)。传输几千千米，至上万千米。
② 传播路径:电离层离地面高60－600km的大气层。分为D、E、 F2 等层。
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。
）。
数字通信原理3信源编码
PPT文档演模板
2010 Copyright
数字通信原理3信源编码
均匀量化(续)
•第三章 信源编 码
量化信噪比与量化电平数M之间的关系
设量化范围为：-VP -- +VP，量化电平数 M=2b
量化间隔：q=2VP/M=2VP/2b
量化噪声功率：
信号功率：
信噪比：
PPT文档演模板
2010 Copyright
2010 Copyright
数字通信原理3信源编码
4、其他脉冲调制方式
模拟信号
抽样信号
脉冲宽度调制(PWM)
脉冲位置调制(PPM)
脉冲幅度调制(PAM)
PPT文档演模板
2010 Copyright
•第三章 信源编 码
数字通信原理3信源编码
5、抽样定理
•第三章 信源编 码
低通抽样定理：奈奎斯特准则－若以信号最高频率的2倍以上的 频率对信号进行抽样，从离散的抽样值可无失真地恢复原信号。
PPT文档演模板
2010 Copyright
数字通信原理3信源编码
5、抽样定理
理想抽样 抽样脉冲序列
抽样信号
•第三章 信源编 码
PPT文档演模板
2010 Copyright
数字通信原理3信源编码
理想抽样(续)
•第三章 信源编 码
PPT文档演模板
2010 Copyright
数字通信原理3信源编码
与
• 信号p(x)和幅度大小无关，而保证量化信噪比为常数。
• 假定信号均值 mx＝0，信号的功率为： •
• 量化信噪比： •
• 显然，取：
即：
时
•
•
• 量化信噪比与信号的大小无关，为常数。
信源编码和信道编码的原理
信源编码和信道编码的原理English:Source encoding, also known as source coding, is the process of compressing or encoding the original information from the source in order to reduce redundancy and minimize the amount of data that needs to be transmitted. This is typically done through techniques such as Huffman coding, which assigns shorter codes to more frequent symbols, or run-length encoding, which replaces repeated sequences of symbols with a single symbol and a count. The goal of source encoding is to efficiently represent the information in a way that can be easily transmitted and reconstructed at the destination.Channel encoding, on the other hand, is the process of adding redundancy to the transmitted data in order to make it more resilient to noise and interference during transmission. This is often achieved using error-correcting codes such as Reed-Solomon codes or convolutional codes, which add extra bits to the data that can be used to detect and correct errors at the receiver. By introducing redundancy, channel encoding helps to improve the reliability of thetransmitted information, making it more likely to be received correctly despite the presence of noise and other impairments in the communication channel.中文翻译:信源编码，也被称为源编码，是将原始来源的信息进行压缩或编码的过程，以减少冗余并最小化需要传输的数据量。
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。
第5讲 信源编码：相关信源的编码,信道编码
此时的编码没有冗余 例如：假设要传送A、B两个消息 例如：假设要传送A 编码一： 编码一： 消息A----“0”；消息B----“1” 消息A----“0”；消息B----“1”
若产生错码（“0”错成“1”或“1”错成“0”）收端无法发现， 错成“ 错成“ 若产生错码（ 0”错成 1”或 1”错成 0”）收端无法发现， 该编码无检错纠错能力
其中α 其中αk被称为预测器的系数
k =1
若以最小均方误差为准则，预测误差的均方值： 若以最小均方误差为准则，预测误差的均方值：
ˆ el = xl − xl = xl −
k =− N
∑α
N
k l −k
x
2 N 2 E[el ] = E xl − ∑ α k xl − k k =− N
编码三： 编码三：
消息A----“000” 消息B----“111” 消息A----“000”；消息B----“111” 传输中产生一位或是两位错码，都将变成禁用码组，具有检出 传输中产生一位或是两位错码，都将变成禁用码组， 两位错码的能力 在产生一位错码情况下，收端可根据“大数”法则进行正确判 在产生一位错码情况下，收端可根据“大数” 能够纠正这一位错码， 决，能够纠正这一位错码，该编码具有纠正一位错码的能力 在产生两位错码情况下，只具有检错能力 在产生两位错码情况下， 这表明增加两位冗余码元后码具有检出两位错码及纠正一位错 码的能力
1. 检错重发（ARQ） 检错重发（ARQ）
发
能够发现错误的码 判决信号
收
接收端按一定规则对收到的码组进行有无错误的判别。 接收端按一定规则对收到的码组进行有无错误的判别。 若发现有错，则通知发送端重发， 若发现有错，则通知发送端重发，直到正确收到为止 具体实现时，通常有3种形式 具体实现时，通常有3
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：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。
信源及信道编码课件
BCH码与RS码
总结词
BCH码（Bose-ChaudhuriHocquenghem码）和RS码（ReedSolomon码）是两种常用的纠错码。
VS
详细描述
BCH码是一类具有循环结构的纠错码，能 够纠正多个随机错误。RS码是一种非二 进制的、具有强纠错能力的纠错码，广泛 应用于光盘、硬盘等数据存储设备。
成压缩码字。
LZ78算法则是在LZ77的基础上 进行改进，它使用字典的方式 进行压缩，能够处理更广泛的 数据类型和格式。
LZ系列算法在实际应用中具有 较高的压缩比和较快的压缩速 度，因此在许多领域都有广泛 的应用。
04
常见信道编码技术
线性分组码
总结词
线性分组码是一种纠错码，它将信息 比特分成若干组，每组包含k个比特， 然后添加r个校验比特，形成一个长度 为n的码字。
卷积码是一种将输入信 息序列分成若干个段， 并利用有限状态自动机 进行编码的方法，它能 够在纠错能力和编码效 率之间进行折衷选择。
03
常见信源编码技术
霍夫曼编码
01
霍夫曼编码是一种无损数据压缩 算法，它利用了数据的概率分布 特性进行编码。
02
在霍夫曼编码中，频繁出现的字 符使用较短的编码，而较少出现
奇偶校验是一种简单的 错误检测方法，通过在 信息码元中添加一个校 验位，使得整个码字的 二进制数中“1”的个数 为偶数（偶校验）或奇 数（奇校验）。
循环冗余校验（CRC） 是一种利用模运算和多 项式除法进行错误检测 的方法，通过生成一个 包含冗余信息的校验码 ，使得在传输过程中出 现错误时能够被检测。
信源及信道编码课件
目录 CONTENT
• 信源编码概述 • 信道编码概述 • 常见信源编码技术 • 常见信道编码技术 • 信源与信道编码的应用场景 • 信源与信道编码的未来发展
信道编码
2. 前向纠错方式 前向纠错方式记作FEC(Forword ErrorCorrection)。发 端发送能够纠正错误的码，收端收到信码后自动地纠正传 输中的错误。其特点是单向传输，实时性好，但译码设备 较复杂。
3. 混合纠错方式 混合纠错方式记作HEC(Hybrid ErrorCorrection)是FEC 和ARQ方式的结合。发端发送具有自动纠错同时又具有检错 能力的码。收端收到码后，检查差错情况，如果错误在码的
现传输中的一位错误。如果是(3,1)重复码，两个许用码组是 000 与111, d0=3; 当收端出现两个或三个 1 时，判为 1，否则判 为 0。此时，可以纠正单个错误，或者该码可以检出两个错误。
码的最小距离d0 直接关系着码的检错和纠错能力；任 一(n,k)分组码，若要在码字内: (1) 检测e个随机错误，则要求码的最小距离d0≥e+1; (2) 纠正t个随机错误， 则要求码的最小距离d0≥2t+1; (3) 纠正t个同时检测e(≥t)个随机错误，则要求码的最小 距离d0≥t+e+1。
2.3.5 恒比码
码字中 1 的数目与 0 的数目保持恒定比例的码称为恒比码。
由于恒比码中，每个码组均含有相同数目的 1 和 0，因此恒比
码又称等重码，定 1 码。这种码在检测时，只要计算接收码元 中 1 的数目是否正确，就知道有无错误。
目前我国电传通信中普遍采用 3∶2 码，又称“5 中取 3”
S3指示23-1种不同的错误图样，校正子与错码位置的对应关 系如表2-5所示。
表2-5 校正子与错码位置的对应关系
S1 S2 S3 001 010 100 011
错码位置 a0 a1 a2 a3
S1 S2 S3 101 110 111 000
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。
信源编码和信道编码的例子
信源编码和信道编码的例子1.引言1.1 概述信源编码和信道编码是信息传输中两个重要的概念。
信源编码是将原始的信息进行压缩和编码的过程，目的是减小信息的传输时间和空间需求。
而信道编码则是在数据传输过程中引入冗余信息，以检测和纠正传输中可能出现的错误。
在本文中，我们将通过一些具体的例子来介绍信源编码和信道编码的应用。
在信源编码的部分，我们将讨论信息压缩的概念以及实际应用中常用的哈夫曼编码。
信息压缩是通过利用统计特性来减小数据的表示空间，从而达到减小数据传输时间和存储需求的目的。
而哈夫曼编码则是一种常用的无损压缩算法，通过根据字符出现的频率构建不同长度的编码来实现信息压缩。
在信道编码的部分，我们将介绍前向纠错编码和自动重传请求(ARQ)的概念。
前向纠错编码是一种通过在发送端引入冗余信息来检测和纠正传输中的错误的方法。
奇偶校验码和海明码是常见的前向纠错编码技术，它们可以通过添加冗余位来实现错误检测和纠正。
而ARQ协议则是一种基于反馈的传输协议，通过发送方和接收方之间的交互来实现可靠传输。
通过这些例子，我们可以更好地理解信源编码和信道编码的原理和应用。
同时，我们还将对信源编码和信道编码进行比较和应用分析，以帮助读者更好地理解和应用这些技术。
在接下来的部分，我们将详细介绍每个例子的原理和实际应用，并总结其优缺点和适用场景。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将分为三个主要部分，分别是引言、正文和结论。
每个部分都包含了若干小节，以便更好地组织和呈现相关内容。
引言部分将对信源编码和信道编码进行简要概述，介绍其基本概念和作用。
随后，会对整篇文章的结构进行说明，使读者对文章的框架和内容有一个清晰的了解。
最后，明确本文的目的，帮助读者更好地理解信源编码和信道编码的例子。
正文部分是本文的核心，将重点讨论信源编码和信道编码的例子。
首先，会介绍信源编码的例子，包括信息压缩和错误检测与纠正编码。
其中，信息压缩部分将涉及熵和信息量的概念，并详细介绍哈夫曼编码的原理和应用。
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。
信源及信道编码
第11章 数字电视原理
●多路视频音频数据节目复用： 选择一组包含音频、视频和数据的TS流； ●复用匹配能量集中 为便于接收端恢复数据，要对输入码流进展随机化处理， 即加扰，以使能量集中。 ●外码编码： 即RS编码，以字节为单位进展前向纠错，具有很强的随 机误差及突发误码纠错力量； ●数据交错： 交错深度为12，以增加抗突发误码力量；
第11章 数字电视原理
发 能够纠正错误 接
送
收
端
端
编 码 器
前向 信道
解 码 器
前向纠错基本原理
前向纠错基本结构
〔2〕反响重发〔ARQ〕 ●发送端发送检错码，接收端通过解码器检测承受码组
是否符合编码规律，从而判决该码是否为误码，假设是误码 则向发送端恳求重发，直到接收端确认接收正确为止，称之 为反响重发。
第11章 数字电视原理
●内码编码： 与内码编码结合，增加前向纠错力量，有利于抗御地面 开路信道恶劣的传输环境； ●基带形成： 形成信源编码、信道编码后的数字电视基带信号； ● 信道调制： 承受QPSK数字电视调制技术
第11章 数字电视原理
数字信号的调制与解调 1.数字信号载波调制的必要性与目的
(1)数字信号载波调制的必要性： 传输通道频带有上下限，信号频率超过此限，信号能量 就会在传输中很快衰减，信噪比下降，误码率增加，且给邻 近信道带来很强的干扰。故在传输前要对数字信号进展处理， 削减数字信号中的高、低频重量，使能量集中在较窄的频带 上，再通过某种调制进展频谱的搬移，使信号的频谱特性与 信道的频谱特性相匹配。
第11章 数字电视原理
● 混合纠错〔HEC〕根本原理框图及根本构造框图
能够发现并纠正误码
发
接
送
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
数字通信系统设备多种多样，综合各种数字通信系统，其构成如图2—l所示。
图2—1 数字通信系统模型信源编码是以提高通信有效性为目的的编码。
通常通过压缩信源的冗余度来实现。
采用的一般方法是压缩每个信源符号的平均比特数或信源的码率。
信道，通俗地说是指以传输媒质为基础的信号通路。
具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。
信道的作用是传输信号，它提供一段频带让信号通过，同时又给信号加以限制和损害。
信道编码是以提高信息传输的可靠性为目的的编码。
通常通过增加信源的冗余度来实现。
采用的一般方法是增大码率或带宽。
与信源编码正好相反.在计算机科学领域，信道编码(channel code）被广泛用作表示编码错误监测和纠正的术语，有时候也可以在通信和存储领域用作表示数字调制方式。
信道编码用来在数据传输的时候保护数据，还可以在出现错误的时候来恢复数据。
3.信源编码一般情况下，信源编码可分为离散信源编码、连续信源编码和相关信源编码.离散信源编码可做到无失真编码；而连续信源编码则只能做到限失真编码.3.1 信源编码的一般模型图3—1信源编码的一般模型如图3-1所示。
如果将编码器看作是一个网络，则它有2个输入和1个输出，分别是消息集合X、信道基本符号集合A和代码集合C。
设消息集合共有N个元素,信道基本符号共有2种，代码组集合的元素个数为N，则X=｛x1，x2,…,x N}A=｛0，1 }C=｛c1，c2，…，c N }由信源编码器的数学模型可将信源编码器的作用归纳为（1）用信道的基本符号按照规定的编码方法把信源发出的消息变换成相应的代码组;（2）建立消息集合X与代码组集合C之间的一一对应关系。
通常称具有上述映射规则的信源编码器为正规编码器，编出来的码称为非奇异码。
由于正规编码器一一对应的规则确保了编码过程不会造成信息量的损失,故等效信源的熵必定与初始信源的熵相等.3.2 最佳编码通常称具有最短的代码组平均长度或编码效率接近于1的信源编码为最佳信源编码，亦简称为最佳编码。
最佳编码的目的是提高信道传输消息的有效性.最佳编码的实质:减小每个符号所占用的时间长度，即让每个码元所携带的信息量最大。
最佳编码的原则：①把信源符号集合中出现概率大的符号编成长度较短的代码组，而把出现概率小的符号编成长度较长的代码组；②信源编码器输出的代码组为单义可译码组，即序列中不必使用间隔就能把序列逐个分成代码组（因为间隔不携带信息量，使用了间隔自然降低了编码效率)3。
3 常见信源编码3.3.1 香农编码在信源编码方面，1951年香农证明,当信源输出有冗余的消息时可通过编码改变信源的输出，使信息传输速率接近信道容量。
1948年香农就提出能使信源与信道匹配的香农编码。
香农编码编码步骤如下：（1) 将符号序列a i i=1，2，…，N n按概率降序排列；（2) 确定第i个码字的码长i=1,2,…，N n ；）=0,计算第i-1个符号序列的累加概率(3) 令P（ai= i=1，2，…,N n;(4）将P a(a i）用二进制表示，取小数点后l i位作为符号序列a i的码字c i i=1,2，…，N n;香农编码方法特点：由于b i总是进一取整，香农编码方法不一定是最佳的;由于第一个消息符号的累加概率总是为0，故它对应的码字总是0、00、000、0…0的式样;码字集合是唯一的，且为即时码；先有码长再有码字；对于一些信源，编码效率不高,多余度稍大，因此其实用性受到较大限制。
3。
3。
2 费诺编码费诺编码是一种基于一组符号及及其或然率（估量或测量所得）,从而构建前缀码的技术。
在理想意义上，它与哈夫曼编码一样，并未实现码词（code word)长度的最低预期.然而,与哈夫曼编码不同的是，它确保了所有的码词长度在一个理想的理论范围之内.这项技术是香农于1948年,在他介绍信息理论的文章“通信数学理论”中被提出的。
这个方法归功于范诺，他在不久以后以技术报告发布了它。
费诺编码不应该与香农编码混淆，后者的编码方法用于证明Shannon’s noiseless coding theorem，或与Shannon–Fano–Elias coding（又被称作Elias coding）一起，被看做算术编码的先驱。
费诺编码也是一种常见的信源编码方法。
其步骤：(1)将信源消息符号按其出现的概率大小依次排列,即p（x1) ≥ p(x2）≥… p（x n)；(2)将依次排列的信源符号按概率值分为两大组,使两个组的概率之和接近于相同,并对各组赋予一个二进制码元“0”和“1"；(3)将每一大组的信源符号进一步再分成两个组，使分解后的两个组的概率之和接近于相同,并又赋予两个组一个二进制符号“0”和“1”；(4)如此重复，直至每个组只剩下一个信源符号为止;信源符号所对应的码字即为费诺编码。
费诺编码特点为:概率大，则分解的次数小；概率小,则分解的次数多.这符合最佳编码原则。
码字集合是唯一的。
分解完了，码字出来了，码长也有了。
因此，费诺编码方法又称为子集分解法。
3.3。
3 赫夫曼编码香农编码算法并非总能得到最优编码。
1952年，David A。
Huffman提出了一个不同的算法，这个算法可以为任何的可能性提供出一个理想的树.香农编码是从树的根节点到叶子节点所进行的的编码,赫夫曼编码算法却是从相反的方向，即从叶子节点到根节点的方向编码的。
编码步骤如下：(1)将符号序列a i i=1,2,…，N n按概率降序排列；(2)为概率最小的两个符号序列各自分配一个二进制码元；(3)将概率最小的两个符号序列合并成一个新的符号序列，用两者概率之和作为新符号序列的概率;重复（1）（2）（3)步骤，直到合并出一个以1为概率的新符号序列。
分配给符号序列a i的全部码元作为该符号序列的码字c i i=1,2，…，N n。
赫夫曼码的特点：编码过程中先确定码字，后确定码长；用局部累加概率代替累加概率，多次重新排列合并累加的过程是优化过程；每次合并伴之分配码元保证大概率符号序列编为短码，小概率符号序列编为长码；不具有唯一性，但不同赫夫曼码的编码效率相同；码率不超过熵率1/n个比特，n越大码率越接近熵率。
尽管对同一信源存在着多种结果的赫夫曼编码，但它们的平均码长几乎都是相等的，因为每一种路径选择都是使用最小概率相加的方法,其实质都是遵循最佳编码的原则,因此赫夫曼编码是最佳编码.赫夫曼编码是一种最佳编码，实现也不困难，因此到目前为止它仍是应用最为广泛无失真信源编码之一。
3。
3.4 通用编码对于统计特性已知的平稳信源，有Huffman码和算术码等高效编码方法。
但是，它们存在以下共同问题：①在编码时必须知道信源的概率分布，这在许多情况下是不可能的；②它们对无记忆信源较为合适，而实际应用中的信源一般都具有记忆性。
因此如何利用信源的记忆性提高它的压缩率是信源编码所必需考虑的问题。
因而在此简单介绍一下通用编码.通用编码是指在信源概率分布不知时，对其编码并使编码效率很高的一种码。
他的基本原理是利用出现数据序列前后的相关性进行压缩。
下面简单介绍一下通用码中的一种LZ码：1965年苏联数学家Kolmogolov提出利用信源序列的结构特性来编码.而两位以色列研究者J.Ziv和A。
Lempel独辟蹊径,完全脱离Huffman及算术编码的设计思路，创造出了一系列比Huffman编码更有效,比算术编码更快捷的通用压缩算法。
将这些算法统称为LZ系列算法。
LZ码的基本算法：(1)将长度不同的符号串编成一个个新的短语(单词)，形成短语词典的索引表；(2)它是一种分段编码，其短语词典是由前面已见到的文本分段来定义的.LZ码的编码步骤为：(1)取第一个符号x作为第一段（单词），记为（0，x）；(2)从第二个符号y起，分段时先查看是否与前面的短语相同（匹配)：若没有匹配的,记为（0,y）；若有匹配的符号，就找从该符号开始与之匹配的最大长度L，并使得匹配开始的距离ρ最近，记为（1，L,ρ）；4. 信道编码4.1 信道编码的基本思想和基本方式经过信源编码后并不能将信号直接送到传输通道发送出去, 因为数字信号在传输中受到衰减、杂波、干扰等所造成的质量劣化是突变性的（模拟信号质量的劣化是渐变的)，也就是说，数字信号在衰减、杂波或干扰没有低于某一门限时，只要接收设备能判别出0码和1码, 信号质量就不会受到大的影响，而一旦超过此门限, 接收设备判别不出0码和1码, 信号就会丢失。