信道编码基础知识
1-WCDMA基础知识点-常用
一、基础知识1、通信流程2、W2100与U900频段UMTS 2100M频段：上行：1920－1980MHz；下行：2110－2170MHz。
上下行频率对称，分别使用两个独立的5M载波。
目前联通使用：下行频点号：10713，10688，10663，对应中心频率：2142.6，2137.6，2132.6，上行频点号：9763，9738，9713对应中心频率：1952.6，1947.6，1942.6，大一些地市开的频点较多，也占用了其它频段。
UMTS 900M频段频点号：3085\ 2860。
3、RSCP与EC/IORSCP：表示信号强度，覆盖良好一般大于-85dbm，接收信号码功率，是PCPICH一个码字功率。
EC/IO：表示信号质量好坏：大于-12db，是码片的能量与接收总频谱密度（信号加噪声）的比值，体现了所接收信号的强度和邻小区干扰水平的比值，Ec就是码片能量chip energy，Io是手机收到的总功率即手机当前所接收到的所有信号（有用信号+干扰信号）强度。
4、dBmdBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。
5、WCDMA理论速率WCDMA理论最大速率：HSDPA： 14.4Mbps，HSPA+：21.6Mbps，DC:43.2Mbps；HSUPA:最大达5.76Mbps。
6、REKE接收Rake接收机即相干接收机，也叫多径接收机(理论基础就是：当传播时延超过一个码片周期时，多径信号实际上可被看作是互不相关的)，其工作原理：(1)识别有效能量到达的时间延迟位置，并且将Rake接收机的指峰分配给那些峰值的位置；(2)在每一个相关接收机中，都要对快衰落过程产生的变化很快的相位和幅度进行跟踪，并将其消除；(3)将所有指峰处经过解调和相位调整后的符号进行整合，并送入解码器进行后续的处理。
7、无线传播⏹电磁传播：直射、反射、散射和绕射⏹无线环境中的信号衰减分成三部分◆路径损耗：电磁波在宏观大范围（即公里级）空间传播所产生的损耗，它反映了传播在空间距离的接收信号电平的变化趋势。
2024版信息论与编码教案
应用：算术编码在图像、视频和音频压 缩等领域具有广泛应用，如JPEG 2000、 H.264等标准中采用了算术编码技术。 与霍夫曼编码相比，算术编码具有更高 的压缩比和更好的性能表现。
06
多媒体信息压缩编码
多媒体信息压缩编码的基本概念与原理
压缩编码的必要性
多媒体数据量大，存储和传输成本高，需通过压缩编码降低数据 量。
典型编码方法
03
详细介绍几种典型的编码方法，如香农编码、哈夫曼编码、算
术编码等。
教学目标与要求
掌握信息论与编码的基本理论
通过学习，使学生能够深入理解信息论与编 码的基本概念和原理。
培养编码实践能力
通过案例分析、实验等环节，提高学生的编 码实践能力。
培养创新能力
鼓励学生探索新的编码方法，培养创新思维 和解决问题的能力。
编码分类
包括无损编码和有损编码，前者 可以完全恢复原始信息，后者则 会损失部分信息以换取更高的压 缩比。
霍夫曼编码的原理与应用
• 原理：霍夫曼编码是一种可变长度编码方法，根据信源符 号出现的概率来构造最优编码。它利用概率大的符号用较 短的码字表示，概率小的符号用较长的码字表示，从而实 现平均码长最短。
信息论的基本概念
信息
信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。
信息系统
由信源、信道、信宿等组成的传输和处理信息的系统。
信息论
研究信息的传输、处理、存储和检索等过程中的基本 理论和方法。
信息的度量与性质
信息的度量
用概率和统计的方法对信息进行量化，如香农 信息熵、互信息等。
信息的性质
包括普遍性、客观性、可传递性、可共享性、 可压缩性等。
压缩编码的可能性
CATV知识之七：广播电视数字化基础知识
CATV知识之七：广播电视数字化基础知识浙江传媒学院陈柏年1、试述模拟信号转换成数字信号的处理环节名称及其具体作用。
2、什么是信源编码？什么是信道编码？分别说明它们的主要任务。
（1）信源编码：解决模拟信号的数字化、降低冗余度和提高数字信号的有效性所进行的编码。
主要任务：①A/D变换；②压缩编码。
（2）信道编码：提高数字传输可靠性、降低误码率、按一定规则加入冗余码元所进行的编码。
主要任务：①码型变换；②差错控制。
3、电视信号的编码方式有哪些？（1）复合编码方式：将彩色电视信号作为一个整体进行取样、量化和编码，得到一个数字复合电视信号。
（2）分量编码方式：对图像的亮度信号和两个色差信号分别进行取样、量化和编码，从而得到三个数字分量电视信号。
4、分量编码取样频率应考虑哪些因素？（1）满足取样定理：取样频率≥2.2fm＝13.2MHz。
（2）实现固定正交取样结构： f s=n×f H（行频的整数倍）。
（3）兼容两种扫描系统：f s=m×2.25MHz（ 2.25MHz的整数倍）。
（4）节省码率：f s尽量靠近2fm。
5、分量编码四种方式有什么不同？（1）4:2:2编码方式：亮度信号的取样频率为13.5MHz，两个色差信号的取样频率均为6.75MHz。
显然，这种方式下色差信号的水平分解力是亮度信号的一半。
4:2:2编码方式广泛应用于演播室节目制作和传输中。
（2）4:4:4编码方式：亮度信号和两个色差信号（或R、G、B信号）的取样频率均为13.5MHz，且取样结构完全相同。
这种方式下，三个信号具有相同的水平和垂直分解力。
这种方式一般用在对R、G、B信号进行数字化的场合。
（3）4:1:1编码方式：亮度信号和两个色差信号的取样频率分别为13.5MHz、3.375MHz、3.375MHz，因此两个色差信号在垂直方向上的分解力与亮度信号相同，但在水平方向上的分解力是亮度信号的1/4。
（4）4:2:0编码方式：亮度信号与色差信号的取样频率与4：2：2方式相同，但两个色差信号每两行取一行，因此在水平和垂直方向上的分解力均为亮度信号的一半。
5G基础知识竞赛题库(一) -详解版-
15、如下业务中， 哪些业务需要考虑用户面下沉的设计？ A.智能电表 B.无人机巡检 C.无人驾驶 D.远程手术 答案：BCD 解析：用户面下沉可以减少时延。BCD 三项对时延要求较高，需要考虑用户面下沉 的设计。 16、相比于 4G 网络，支持更高速率的 5G，可以更好的支撑以下哪些业务？ A.4K 和 8K 高清视频 B.虚拟现实 VR C.增强现实 AR D.全息影像业务 答案：ABCD 解析：ABCD 四项均需要高速率保障 17、当前无人机应用没有大量普及的原因是哪些？ A.监管问题 B.网络方面的问题 C.充电方面的问题 D.高移动性 答案：ABC 解析： 18、高频通信相对比低频通信，存在哪两大挑战？ A.载波带宽更大 B.传播损耗大，绕射能力弱 C.上下行覆盖不均衡 D.射频仪器相位 噪声大 答案：BC 解析：①频率越高，容量越大，传输速度越快，但相应传播损耗越大，绕射能力越 弱，因此 5G 覆盖需要更多的基站②5G 采用相对 4G 的高频频段，上下行覆盖不均 衡，目前采用上下行解耦技术，即下行采用 3.5G 频段，上行使用 1.8G 频段 19、Cloud VR 业务，会用到以下哪几类关键技术？ A.速率提升技术 B.时延降低技术 C.连接数增大技术 D.覆盖增强技术 答案：AB
二、单选题
5、5G 的法定名称 IMT-2020，是在哪一年确定的？ A 2013 B 2014 C 2015 D 2016 答案：C
解析：2015 年 10 月 26 日至 30 日，在瑞士日内瓦召开的 2015 无线电通信全会上， 国 际 电 联 无 线 电 通 信 部 门 (ITU-R) 正 式 确 定 了 5G 的 法 定 名 称 是 “IMT-2020” （ International Mobile Telecommunications-2020） 6、D2D 技术将在哪个协议版本中冻结？ A R8 B R14 C R15 D R16 答案：D 解析：D2D 全称叫 Device to Device，也就是所谓的设备跟设备直接通信，常见的 D2D 应用有手机蓝牙，对讲机等，这里所讲的 D2D 是指通过基站分配频谱，用于 终端直接互联进行用户面数据传输的一种技术。D2D 技术预计在 R16 版本中冻结。 7、车辆远程控制技术要达到体验优良的水平，时延必须低于多少？ A 1ms B 4ms C 10ms D 20ms 答案：B 解析：车辆远程控制技术要达到体验优良的水平，时延必须低于 4ms 8、移动通信领域，负责制定技术规范和技术报告的是哪个标准组织？ A ITU B 3GPP C 3GPP2 D OTSA 答案：B 解析：3GPP 负责技术标准制定；ITU（nternational Telecommunication Union 国际 电联）定义每一代通信技术需求愿景； 9、智能抄表业务，除了需要用到连接数增大技术之外，还需要什么技术支撑？ A 速率提升技术 B 时延降低技术 C 连接数增大技术 D 覆盖增强技术 答案：D 解析：智能抄表业务属于小数据量、小速率场景，5G 相对 4G 物联网 NB-IoT 覆盖 要差，因此在满足大连接的基础上，还需要覆盖增强技术支撑。 10、3GPP 组织成立于哪一年？ A 1996 年 B 1998 年 C 2000 年 D 2002 年
自己总结的GSM基础知识
时分多址（time division multiple access，TDMA）把时间分割成互不重叠的时段（帧），再将帧分割成互不重叠的时隙（信道）与用户具有一一对应关系，依据时隙区分来自不同地址的用户信号，从而完成的多址连接。
这是通信技术中基本多址技术之一，一种数字传输技术，将无线电频率分成不同的时间间隙来分配给若干个通话。
在2G(为GSM)移动通信系统中多被采用，卫星通信和光纤通信的多址技术中。
TDMA较之FDMA具有通信口号质量高，保密较好，系统容量较大等优点，但它必须有精确定时和同步以保证移动终端和基站间正常通信，技术上比较复杂。
时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。
同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。
在GSM系统中，载频、频点、信道、容量、等的相互关系及具体解释GSM 分为900M和1800M两个频段，每个频段又分为上行和下行频段。
现在我以900M的上行频段为例，频段范围是890到915共计25M带宽。
以200KHZ为间隔在25MHZ的频段上来截取小的频段，1M有5段，25M就是125段，所以说GSM900有125个频点。
频点的概念就出来了，就是把你截取的这125个200KHZ的段的编号（1到125）.假设5号频点，那他的频率值就是890+0.2*5=891M。
载频就是承载信道的频点或者说是频段，他与频点一一对应的。
假设说这个基站要三个载波，那就是选三段200khz的频段。
频率值根据频点可以算出来。
信道，信息在载频上传送，按照TDMA的8时隙分段，一个时隙就是一个信道。
每个载频对应8个信道。
由于每个信道传送的信息类型不同，又把信道分成各种类型，控制，专用，管理什么的。
CDMA移动通信基础
CDMA移动通信基础CDMA移动通信基础CDMA（ Division Multiple Access）是一种移动通信技术，是利用信道编码技术实现多用户使用同一频段的一种通信方式。
CDMA移动通信基础是了解CDMA技术的基本原理和核心技术的基础知识。
1. CDMA技术的原理CDMA技术的基本原理是将不同的用户数据按照一定的编码方式进行编码，然后通过扩频技术将编码后的数据发送到整个频段。
接收端通过解码和去除其他用户干扰的方式，将特定用户的数据还原出来。
CDMA技术主要包括信道编码、信道容量和干扰抑制三个方面。
1.1 信道编码CDMA技术通过采用码片作为信号的传输方式，将用户数据进行编码与解码过程。
码片是一种特殊的伪随机序列，能够使信息在传输过程中增加冗余度，提高信号的鲁棒性和抗干扰能力。
1.2 信道容量CDMA技术具有高信道容量的特点。
由于CDMA技术采用扩频技术，可以在同一频段内传输多个用户的数据，从而提高了频段的利用率。
CDMA技术的信道容量远高于传统的时分多路复用和频分多路复用技术。
1.3 干扰抑制CDMA技术可以通过编码和解码的过程对其他用户的信号进行抑制。
由于CDMA技术是将所有用户的信号混合传输，所以没有固定的时间、频率和位序来分离不同用户的信号。
其他用户的信号会被视为干扰信号，需要通过解码过程进行抑制。
2. CDMA系统的结构CDMA系统由基站、移动台和交换网三部分组成。
基站负责与移动台进行无线通信，传输和接收数据，以及与交换网连接进行调度管理。
移动台是用户使用的移动终端设备，在与基站建立通信连接后可以进行语音通话或数据传输。
交换网则负责处理和转发数据，实现移动通信的集中管理。
3. CDMA系统的优点和应用CDMA技术具有以下优点：抗干扰能力强，能有效抵抗同频干扰和多径干扰。
高带宽利用率，实现多用户使用同一频段。
通信质量稳定，支持高速数据传输和语音通话。
系统容量大，能够容纳大量用户通信。
编码知识点梳理
编码知识点梳理编码是计算机科学中一个至关重要的领域，它涉及到信息的表示、传输和处理。
本文将对编码领域的知识点进行梳理，以帮助读者更好地理解和掌握这一关键技术。
一、编码的基本概念1. 信息：信息是数据的抽象，是传递意义的内容。
信息可以通过不同的方式表示和处理，如文字、图像、声音等。
2. 数据：数据是信息的具体表现形式，可以是数字、字符、图像等。
数据是计算机处理的对象。
3. 编码：编码是将信息转换为数据的过程。
编码的目的是为了方便信息的传输和处理。
二、编码的分类1. 数字编码：数字编码是将模拟信号转换为数字信号的过程。
常见的数字编码方式有脉冲编码调制（PCM）。
2. 字符编码：字符编码是将字符转换为可以由计算机处理的数字代码的过程。
常见的字符编码方式有ASCII码、Unicode 等。
3. 线路编码：线路编码是将数字信号转换为适合在传输介质上传播的信号的过程。
常见的线路编码方式有单极性编码、双极性编码、差分编码等。
4. 源编码：源编码是为了减少数据的冗余度，提高传输效率。
常见的源编码方式有霍夫曼编码、LZW压缩等。
三、编码的数学基础1. 组合数学：组合数学研究离散结构及其性质，如排列组合、图论等。
组合数学为编码理论提供了重要的理论基础。
2. 数论：数论研究整数及其性质，如素数、最大公约数等。
数论在编码理论中有着广泛的应用，如循环冗余校验（CRC）。
3. 概率论与统计学：概率论与统计学研究随机现象的规律性，为编码理论提供了分析数据冗余度的方法。
四、编码算法与应用1. 线路编码算法：常见的线路编码算法有单极性编码、双极性编码、差分编码等。
它们在数据通信、计算机网络等领域有着广泛应用。
2. 源编码算法：常见的源编码算法有霍夫曼编码、LZW压缩等。
它们在数据压缩、光盘存储等领域有着广泛应用。
3. 信道编码算法：信道编码是为了提高数据传输的可靠性。
常见的信道编码算法有卷积编码、汉明编码、里德-所罗门编码等。
4. 网络编码算法：网络编码是为了提高网络传输的效率。
2024年移动通信基础知识培训(全)
移动通信基础知识培训(全)一、引言移动通信作为现代通信技术的重要组成部分，已经深入到我们生活的方方面面。
随着移动通信技术的不断发展，对于移动通信基础知识的了解和掌握显得尤为重要。
本培训旨在帮助大家全面了解移动通信的基本原理、关键技术和发展趋势，为今后的工作提供有力支持。
二、移动通信基本原理1.移动通信系统组成移动通信系统主要由移动台、基站、交换中心和传输系统等组成。
移动台包括方式、平板等移动设备，基站负责与移动台进行无线信号传输，交换中心负责处理呼叫控制和用户鉴权等功能，传输系统则负责将信号从一个基站传输到另一个基站或交换中心。
2.无线信号传输（1）发射：移动台将语音或数据信号转换为无线信号并发射出去。
（2）传播：无线信号在空间中传播，可能会受到多种因素的影响，如衰减、多径效应等。
（3）接收：基站接收到无线信号后，将其转换为电信号并进行处理。
（4）解调：基站将处理后的电信号还原为原始的语音或数据信号。
3.无线信号调制与解调无线信号调制是将原始信号转换为适合在无线信道中传输的信号的过程。
解调则是将接收到的信号还原为原始信号。
常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
三、移动通信关键技术1.多址技术多址技术是移动通信系统中实现多个用户共享同一信道的关键技术。
常见多址技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等。
2.扩频技术扩频技术是通过扩展信号带宽来降低信号功率谱密度，从而提高信号的抗干扰能力和隐蔽性。
常见的扩频技术有直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）等。
3.信道编码与解码信道编码是为了提高信号在传输过程中的抗干扰能力而进行的编码处理。
解码则是将接收到的信号进行解码，恢复出原始信号。
常见的信道编码技术有卷积编码、Turbo编码等。
4.数字信号处理数字信号处理技术包括滤波、调制、解调、信道估计等，是移动通信系统中实现信号处理的关键技术。
四、移动通信发展趋势1.5G技术5G技术是当前移动通信领域的研究热点，其主要特点包括高速率、低时延、大连接等。
通信工程面试面试题目(3篇)
第1篇一、基础知识与基本概念1. 请简述通信工程的基本任务和目标。
解析：通信工程的主要任务是利用电子技术、信息技术和通信技术，实现信息的有效传输、处理和应用。
目标包括提高通信质量、降低成本、增强安全性、提高传输速率等。
2. 什么是通信系统？请简述通信系统的基本组成。
解析：通信系统是指利用电子技术实现信息传输的设备、线路、接口和软件的集合。
基本组成包括信源、信道、信宿、传输媒介、调制解调器、信号处理器等。
3. 请简述数字信号与模拟信号的区别。
解析：数字信号是离散的、可以用二进制数表示的信号，具有抗干扰能力强、易于存储和处理等优点。
模拟信号是连续的、与时间成比例的信号，容易受到干扰，不易于存储和处理。
4. 什么是带宽？带宽对通信系统有何影响？解析：带宽是指信道所能传输的频率范围。
带宽越大，信道所能传输的信息量就越多，通信质量越好。
带宽对通信系统的影响主要体现在信号传输速率、传输质量等方面。
5. 什么是多径效应？如何克服多径效应？解析：多径效应是指信号在传输过程中，由于反射、折射等原因，产生多个路径，导致信号在接收端相互干扰的现象。
克服多径效应的方法有：采用分集接收技术、采用抗多径技术、优化信道设计等。
二、数字通信与模拟通信6. 数字通信有何优点？解析：数字通信具有抗干扰能力强、易于存储和处理、传输质量高、易于加密等优点。
7. 什么是多径效应？如何评价模拟通信系统及数字通信系统的有效性和可靠性？解析：多径效应是指信号在传输过程中，由于反射、折射等原因，产生多个路径，导致信号在接收端相互干扰的现象。
模拟通信系统及数字通信系统的有效性和可靠性可以通过传输速率、误码率、信噪比等指标进行评价。
8. 通信方式是如何确定的？解析：通信方式的选择取决于通信系统的需求、传输媒介、环境等因素。
常见的通信方式有有线通信、无线通信、卫星通信等。
9. 模拟和数字调制其原理是一样的，但在实现时为何数字调制却不采用模拟调制电路来实现？解析：数字调制与模拟调制的原理不同，数字调制利用数字信号进行调制，抗干扰能力强，易于实现；而模拟调制利用模拟信号进行调制，抗干扰能力弱，实现复杂。
信息论与编码教案
教案信息论与编码课程目标：本课程旨在帮助学生理解信息论的基本原理，掌握编码技术的基本概念和方法，并能够应用这些知识解决实际问题。
教学内容：1.信息论的基本概念：信息、熵、信源、信道、编码等。
2.熵的概念及其计算方法：条件熵、联合熵、互信息等。
3.信源编码：无失真编码、有失真编码、哈夫曼编码等。
4.信道编码：分组码、卷积码、汉明码等。
5.编码技术的应用：数字通信、数据压缩、密码学等。
教学方法：1.讲授：通过讲解和示例，向学生介绍信息论与编码的基本概念和原理。
2.案例分析：通过分析实际问题，让学生了解信息论与编码的应用。
3.实践操作：通过实验和练习，让学生掌握编码技术的具体应用。
1.引入：介绍信息论与编码的基本概念和重要性，激发学生的学习兴趣。
2.讲解：详细讲解信息论的基本原理和编码技术的基本方法，包括信源编码和信道编码。
3.案例分析：通过分析实际问题，让学生了解信息论与编码的应用，如数字通信、数据压缩等。
4.实践操作：通过实验和练习，让学生亲自动手实现编码过程，加深对知识点的理解。
5.总结：回顾本课程的内容，强调重点和难点，提供进一步学习的建议。
教学评估：1.课堂参与度：观察学生在课堂上的表现，包括提问、回答问题、参与讨论等。
2.作业完成情况：评估学生对作业的完成情况，包括正确性、规范性和创新性。
3.实验报告：评估学生的实验报告，包括实验结果的正确性、实验分析的深度和实验报告的写作质量。
1.教材：选用一本适合初学者的教材，如《信息论与编码》。
2.参考文献：提供一些参考文献，如《信息论基础》、《编码理论》等。
3.在线资源：提供一些在线资源，如教学视频、学术论文等。
教学建议：1.鼓励学生积极参与课堂讨论和提问，提高他们的学习兴趣和主动性。
2.在讲解过程中，尽量使用简单的语言和生动的例子，帮助学生更好地理解复杂的概念。
3.鼓励学生进行实践操作，通过实验和练习，加深对知识点的理解。
4.提供一些实际问题，让学生运用所学知识解决，培养他们的应用能力。
移动通信及3g技术知识要点
1.无线通信基础1.1. 基础知识：1.1.1.移动信道三个特点：传播的开放性：一切无线信道都是基于电磁波在空间传播来实现信息传播的。
接收点地理环境的复杂性与多样性一般可将地理环境划分为下列三类典型区域：高楼林立的城市中心繁华区；以一般性建筑物为主的近郊小城镇区；以山丘、湖泊、平原为主的农村及远郊区。
通信用户的随机移动性慢速步行时的通信；高速车载时的不间断通信。
1.1.2.电磁传播直射波：它指在视距覆盖区内无遮挡的传播，直射波传播的信号最强。
多径反射波：指从不同建筑物或其他物体反射后到达接收点传播信号，其信号强度次之。
绕射波：从较大的山丘或建筑物绕射后到达接收点的传播信号，其强度与反射波相当。
散射波：由空气中离子受激后二次发射所引起的漫反射后到达接收点的传播信号，其信号强度最弱。
1.1.3.三种效应阴影效应移动台在运动中，由于大型建筑物和其他物体对电波的传输路径的阻挡而在传播接收区域上形成半盲区，从而形成电磁场阴影，这种随移动台位置的不断变化而引起的接收点场强中值的起伏变化叫做阴影效应。
阴影效应是产生慢衰落的主要原因。
远近效应由于接收用户的随机移动性，移动用户与基站间的距离也是在随机的变化，若各用户发射功率一样，那么到达基站的信号强弱不同，离基站近信号强，离基站远信号弱。
通信系统的非线性则进一步加重，出现强者更强、弱者更弱和以强压弱的现象，通常称这类现象为远近效应。
因为CDMA是一个自干扰系统，所有用户共同使用同一频率，所以“远近效应”问题更加突出。
多普勒效应它是由于接收的移动用户高速运动而引起传播频率的扩散而引起的，其扩散程度与用户的运动速度成正比。
多普勒频移同移动台速度波长及运动方向有关。
1.1.4.香农公式log（1＋S/N），C为信道容量，B为信号带宽，S/N为信躁比。
公式：C＝B2应用：扩频序列利用了此公式的结论，当信道容量C不变时，提高信号带宽B可以换取较低的S/N.（抗干扰）。
根据B与S/N的关系可以确定最大的信道容量。
10信道编码PySDR使用Python的SDR和DSP指南
10信道编码PySDR使用Python的SDR和DSP指南>在这一章中，我们将介绍信道编码的基础知识。
信道编码是无线通信中的一个巨大领域，并且是“信息论”的一个分支，“信息论”是对信息的量化、存储和通信的研究。
为什么我们需要信道编码正如我们在噪声和dB一章中所了解的，无线信道是有噪声的，我们的数字符号不会完美地到达接收器。
如果您学习过计算机网络，您可能已经了解了循环冗余校验（CRC），它可以检测接收端的错误。
信道编码的目的是在接收机处检测和纠正错误。
如果我们允许一些误差空间，则我们可以例如在不具有断开的链路的情况下以更高阶的调制方案进行传输。
作为视觉示例，考虑以下星座图，其示出了在相同噪声量下的QPSK（左）和16QAM（右）。
QPSK提供每符号2比特，而16QAM是数据速率的两倍，每符号4比特。
但是注意，在QPSK星座图中，符号如何倾向于不通过符号判决边界或某轴和y轴，这意味着符号将被正确接收。
同时，在16QAM 图中，在簇中存在重叠，并且结果将存在许多不正确接收的符号。
在这里插入图片描述失败的CRC通常会导致重传，至少在使用TCP等协议时是这样。
冗余是减少错误数据包、重传或丢失数据的量的故障保护。
我们讨论了为什么需要信道编码，现在让我们看看它在发送-接收链中的位置：在这里插入图片描述注意，在发送-接收链中存在多个编码步骤。
信源编码（图中的编码端），我们的第一步，与信道编码不一样;信源编码的目的是尽可能地压缩要传输的数据，就像压缩文件以减少占用的空间一样。
也就是说，信源编码的输出应该小于数据输入，但是信道编码的输出将大于其输入，因为增加了冗余。
调制和编码（Modulation and Coding）在“数字调制”一章中，我们讨论了调制方案中的噪声。
在低SNR下，需要低阶调制方案（例如，QPSK）来处理噪声，在高SNR时，可以使用256QAM等调制来获得更多的每秒比特数。
信道编码相同;在低SNR时需要较低的码率，在高SNR时可以使用几乎为1的码率。
联合典型序列信道编码定理课件
05
结论
本章总结
联合典型序列信道编码定理是通信领域的重要理论，它揭示了在信道容量限制下，如何通过编码技术 实现可靠、高效的数据传输。
本章介绍了联合典型序列信道编码定理的基本概念、原理和推导过程，以及它在通信系统中的应用和优 势。
研究了联合典型序列信道编码定理与其他经典编码定理之间的联系，揭示了它们之间的 共性和差异，为进一步研究提供了新的思路。
未来研究方向
要点一
深入研究联合典型序列信道编码 定理的物理意义
从物理层面对联合典型序列信道编码定理进行深入探讨， 揭示其内在机制和原理，为未来研究提供理论支持。
要点二
开发新型的信道编码技术
背景
随着通信技术的发展，信道编码在数据传输中扮演着至关重要的作用。联合典 型序列信道编码定理为信道编码提供了理论基础，有助于理解信道编码的性能 和限制。
定理的重要性
理论基石
联合典型序列信道编码定理是通信理论中的核心内容，为后续的 信道编码研究提供了基础。
指导实践
该定理为实际通信系统中的信道编码设计提供了理论依据，有助于 优化系统性能和提高通信可靠性。
利用联合典型序列信道编码定理，可以对数据进行有效的压缩，减小传输数据的 大小，提高数据传输的效率。
数据完整性保护
通过应用联合典型序列信道编码定理，可以在数据传输过程中保护数据的完整性 ，确保接收端接收到的数据与发送端发送的数据一致。
在信号处理中的应用
信号恢复
在信号处理中，联合典型序列信道编 码定理可以用于信号的恢复，尤其是 在信号受到噪声干扰或失真的情况下 ，能够有效地还原原始信号。
信道编码过程
信道编码过程在通信系统中，为了保证信息能够在信道中稳定地传输，需要对信号进行编码。
信道编码是一种将原始信号转换为编码信号的过程，旨在提高信号的可靠性和鲁棒性。
信道编码的过程可以分为两个主要步骤：编码和译码。
1. 编码过程编码是指将原始信号转换为编码信号的过程。
常用的信道编码技术包括前向纠错编码（FEC）和后向纠错编码（BEC）。
（1）FEC编码FEC编码是一种通过向原始信号添加冗余信息来实现纠错的编码技术。
其基本原理是在发送端对原始信息进行处理，生成冗余编码，并将其附加到原始信号中一起传输到接收端。
常见的FEC编码技术包括海明码、卷积码和低密度奇偶校验码（LDPC）等。
海明码是一种最简单的纠错码，其基本原理是在原始信息中添加冗余位，使得接收端能够检测出并纠正一定数量的错误。
卷积码是一种基于状态机的编码技术，具有较高的纠错能力。
LDPC码是一种基于稀疏矩阵的编码技术，具有较低的解码复杂度和较高的编码效率。
（2）BEC编码BEC编码是一种在接收端进行纠正的编码技术。
接收端通过接收到的编码信号进行译码，利用冗余信息进行错误检测和纠正。
常见的BEC编码技术包括汉明码、纵横码和RS码等。
汉明码是一种用于纠正错误的编码技术，通过添加冗余位和奇偶校验位来检测和修正错误。
纵横码是一种基于置换的编码技术，通过将信息序列按照特定规则进行排列和交织，从而提高纠错能力。
RS码是一种广泛应用于CD、DVD等存储介质中的编码技术，具有较高的纠错能力和较低的解码复杂度。
2. 译码过程译码是指接收端对接收到的编码信号进行解码的过程。
译码的目标是尽可能地恢复原始信息，并对可能存在的错误进行检测和纠正。
译码的过程与编码的过程相反，主要包括错误检测和错误纠正两个步骤。
错误检测主要利用冗余信息对接收到的编码信号进行校验，判断是否存在错误。
错误纠正则根据错误检测的结果进行相应的纠正操作。
在译码中，还需要考虑决策规则的选择。
决策规则决定了在接收端如何根据接收到的编码信号进行译码操作。
关于DCP打包(DCI标准)基础知识
关于DCP打包（DCI标准）基础知识发布者/作者：Rov类型：DCP文档时间：2016-03-12 21:54:31 浏览：2470次1、数字发行母版要求国产标准：1.3K分辨率：1920*817（S）、1920*1038（F）像素形状：方形帧速率：24fps量化深度：10bit信源编码：MPEG2信道编码：MXF最大码流：80M/s色彩空间：Rec709采样率：4：2：2高清电视标准：HD（1.3K/2K）分辨率：1920*1080像素形状：方形帧速率：24fps量化深度：10bit信源编码：MPEG2、JPEG2000信道编码：MXF最大码流：80M/s、250M/s色彩空间：Rec709、XYZ采样率：4：2：2DCI标准：2K/4K分辨率：2K-2048*1080（C）、1998*1080（F）、2048*858（S） 4K-4096*2160（C）、3996*2160（F）、4096*1716（S）像素形状：方形帧速率：24fps、48fps量化深度：12bit信源编码：JPEG2000信道编码：MXF最大码流：250M/s色彩空间：XYZ采样率：4：4：4参考标准（即目前还没有一个统一的标准执行，目前大家都是在按照这个标准执行制作）：3D分辨率：1998*1080（F）、2048*858（S）像素形状：方形帧速率：24fps、48fps量化深度：12bit信源编码：JPEG2000信道编码：MXF最大码流：125M/s（每只眼125M/s，两只眼共250M/s）色彩空间：XYZ采样率：4：4：42、还音系统要求1.3K/HD声道数量：5.1量化深度：24bit采样频率：48KHz参考电平：-20dBFS@1KHz音频格式：wav（无压缩）2K/4K/3D声道数量：5.1/7.1/11.1（最多16声道，atmos除外）量化深度：24bit采样频率：48KHz、96KHz参考电平：-20dBFS@1KHz音频格式：wav（无压缩）关键字：DCP DCI标准。
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信道编码基础知识培训讲义信道编码,也叫差错控制编码,就是所有现代通信系统的基石。
几十年来,信道编码技术不断逼近香农极限,波澜壮阔般推动着人类通信迈过一个又一个顶峰。
5G到来,我们还能突破自我,再创通信奇迹不？所谓信道编码,就就是在发送端对原数据添加冗余信息,这些冗余信息就是与原数据相关的,再在接收端根据这种相关性来检测与纠正传输过程产生的差错。
这些加入的冗余信息就就是纠错码,用它来对抗传输过程的干扰。
1948年,现代信息论的奠基人香农发表了《通信的数学理论》,标志着信息与编码理论这一学科的创立。
根据香农定理,要想在一个带宽确定而存在噪声的信道里可靠地传送信号,无非有两种途径:加大信噪比或在信号编码中加入附加的纠错码。
这就像在嘈杂的酒吧里,酒喝完了,您还想来一打,要想让服务员听到,您就得提高嗓门(信噪比),反复吆喝(附加的冗余信号)。
但就是,香农虽然指出了可以通过差错控制码在信息传输速率不大于信道容量的前提下实现可靠通信,但却没有给出具体实现差错控制编码的方法。
人类在信道编码上的第一次突破发生在1949年。
R、Hamming与M、Golay提出了第一个实用的差错控制编码方案。
受雇于贝尔实验室的数学家R、Hamming将输入数据每4个比特分为一组,然后通过计算这些信息比特的线性组合来得到3个校验比特,然后将得到的7个比特送入计算机。
计算机按照一定的原则读取这些码字,通过采用一定的算法,不仅能够检测到就是否有错误发生,同时还可以找到发生单个比特错误的比特的位置,该码可以纠正7个比特中所发生的单个比特错误。
这个编码方法就就是分组码的基本思想,Hamming提出的编码方案后来被命名为汉明码。
汉明码的编码效率比较低,它每4个比特编码就需要3个比特的冗余校验比特。
另外,在一个码组中只能纠正单个的比特错误。
M、Golay先生研究了汉明码的缺点,提出了Golay码。
Golay码分为二元Golay码与三元Golay码,前者将信息比特每12个分为一组,编码生成11个冗余校验比特,相应的译码算法可以纠正3个错误;后者的操作对象就是三元而非二元数字,三元Golay码将每6个三元符号分为一组,编码生成5个冗余校验三元符号,这样由11个三元符号组成的三元Golay码码字可以纠正2个错误。
Golay码曾应用于NASA的旅行者1号(Voyager 1),将成百张木星与土星的彩色照片带回地球。
在接下来的10年里,无线通信性能简直就是跳跃式的发展,这主要归功于卷积码的发明。
卷积码就是Elias在1955年提出的。
卷积码与分组码的不同在于:它充分利用了各个信息块之间的相关性。
通常卷积码记为(n,k,N)码。
卷积码的编码过程就是连续进行的,依次连续将每k个信息元输入编码器,得到n个码元,得到的码元中的检验元不仅与本码的信息元有关,还与以前时刻输入到编码器的信息元(反映在编码寄存器的内容上)有关。
同样,在卷积码的译码过程中,不仅要从本码中提取译码信息,还要充分利用以前与以后时刻收到的码组。
从这些码组中提取译码相关信息,,而且译码也就是可以连续进行的,这样可以保证卷积码的译码延时相对比较小。
通常,在系统条件相同的条件下,在达到相同译码性能时,卷积码的信息块长度与码字长度都要比分组码的信息块长度与码字长度小,相应译码复杂性也小一些。
很明显,在不到10年的时间里,通信编码技术的发展就是飞跃式的,直到遇到了瓶颈。
根据香农前辈的指示,要提高信号编码效率达到信道容量,就要使编码的分段尽可能加长而且使信息的编码尽可能随机。
但就是,这带来的困难就是计算机科学里经常碰到的“计算复杂性”问题。
还好,这个世界有一个神奇的摩尔定律。
得益于摩尔定律,编码技术在一定程度上解决了计算复杂性与功耗问题。
而随着摩尔定律而来的就是,1967年,Viterbi提出了Viterbi译码算法。
在Viterbi译码算法提出之后,卷积码在通信系统中得到了极为广泛的应用,如GSM、 IS-95 CDMA、3G、商业卫星通信系统等。
但就是,计算复杂性依然就是一道迈不过的墙。
尽管人们后来在分组码、卷积码等基本编码方法的基础上提出了许多简化译码复杂性的方法,但就是均因无比高耸的计算复杂性之墙阻挡而变得不可逾越。
编码专家们苦苦思索,试图在可接受的计算复杂性条件下设计编码与算法,以提高效率,但其增益与香农理论极限始终都存在2~3dB的差距。
直到1993年,在日内瓦召开的 IEEE通信国际会议上,两位当时名不见经传的法国电机工程师C、Berrou与A、Glavieux声称她们发明了一种编码方法,可以使信道编码效率接近香农极限。
Claude Berrou,帅！这一消息太“轰动”了,因为几乎所有的专家都认为这俩“棒槌”就是来捣乱的。
这么多数学家都没能突破,就您这两个小角色也敢宣称接近香农极限？不就是存心捣乱不？一定就是计算上出了错误吧？许多专家甚至懒得去读完这篇论文。
事实上,这两位法国老兄的数学功底可能真的不怎么样,她们没有试图从数学上找突破口,因此她们的论文在会上被怀疑与忽略就不足为奇了。
但就是,专家们忽略了一个问题。
凭着电机工程师的经验,她们发现在电子学中经常用到的反馈概念似乎被数学家们忽略。
也许反馈能够使我们绕过计算复杂性问题,于就是她们就设计了一套新的办法。
首先她们摈弃了“纯粹”的数字化概念。
在典型的数字化方法中,总就是先把某一电平设定为阈值。
信号电平高于这一阈值就判决为“1”,低于就判决为“0”。
在Turbo码解码过程中,某一特定比特的电平被量化为整数,例如从-127 到+127。
其数值就作为判决该比特为“1”或“0”的可置信度的度量(例如-110意味该比特非常非常可能就是“0”,而+40 意味该比特也许就是“1”但把握不大)。
其次,与其她系统不同,Turbo码系统在发射端与接收端分别设置两个编码器与解码器。
其中一对编解码器对特定的一段比特流进行奇偶校验码的加入与校验计算,另一对编解码器则在同一段码流经过交织扰动后对其进行上述同样操作。
▲Turbo编码器结构。
Turbo码编码器就是由两个或多个反馈的系统卷积码编码器通过一个随机交织器并行连接而成,编码后的校验位经过删余矩阵,从而产生不同码率的码字。
由于这两段码流包含同样的数据,如果没有信道噪声,解码结果应该一致。
但在噪声干扰下两组结果会产生差别。
通过上述对比特判决的可置信度信息的帮助,把这两组结果彼此参照,可以得出第一次近似的结果。
把这一结果“反馈”到解码器前端,再进行迭代,经过几次迭代两个解码器的结果就会互相接近(收敛)。
这样就绕过了计算复杂性问题。
▲Turbo码的译码器有两个分量码译码器,译码在两个分量译码器之间进行迭代译码,故整个译码过程类似涡轮(turbo)工作,所以又形象的称为Turbo码。
当然这样做也得付出代价。
由于迭代解码,必然会产生时延。
所以对于实时性要求很高的场合,Turbo码直接应用会受到限制。
接下来,那些编码专家们跌破了眼镜。
不可思议,当其她小组验证了这两位法国老兄的方案时,证明了结论就是正确的。
现在人们谈论的已经就是与香农极限相差0、1dB还就是0、01dB了。
一个通信编码史上的革命性的时代到来了！两位名不见经传的电机工程师不顾科学权威认定的种种“极限”,在一片嘲笑声中,另辟蹊径,突破了理论壁垒。
一开始,Turbo码只就是应用于一些特殊场合,比如卫星链路。
后来,研究人员将它扩展到数字音频与视频广播领域。
紧接着,Turbo码成为通信研究的前沿,全世界各大公司都聚焦在这个领域,包括法国电信、NTT、DoCoMo、索尼、NEC、朗讯、三星、爱立信、诺基亚、摩托罗拉与高通等等。
Turbo码成为了始于本世纪初的3G/4G移动通信技术的核心,直到今天4、5G,我们依然在采用。
现在,编码专家们都松了一口气,总算解决了这个棘手的问题。
也同时都叹了一口气,因为这已经接近香农极限了,发现似乎在这领域已经很难再突破了。
收工,回家,带娃。
但就是,在1999年,编码界又发生了一件有趣的事。
人们重燃起了对LDPC的兴趣,尽管它已经被人们遗忘了几十年。
LDPC( low-density parity check),即低密度奇偶校验码。
它于1962年由Gallager提出,然后,被人们遗忘了。
直到Turbo码被提出以后,人们才发现Turbo 码从某种角度上说也就是一种LDPC码。
另一件让人们感兴趣的事就是,LDPC码发明较早,其基本专利到1999年就到期了,而Turbo码要到2013年才到期。
LDPC利用校验矩阵的稀疏性,使得译码复杂度只与码长成线性关系,在长码长的情况下仍然可以有效的进行译码,因而具有更简单的译码算法。
随着人们对 LDPC码重新进行了研究,发现LDPC 码与Turbo一样具有逼近香农极限的性能。
较新的研究结果显示,实验中已找到的最好 LDPC 码,其极限性能距香农理论限仅相差0、0045dB。
接着,LDPC在IEEE 802、11n 以及802、16的技术提案中被热烈讨论。
DVB-S2也决议以LDPC替代Turbo码。
有人认为,LDPC就是终极纠错编码,极有可能成为未来主流编码技术。
所以,一场关于Turbo码与LDPC码的争论就拉开了。
随着5G标准化的到来,Turbo码与LDPC码像拳击台上两名重量级选手,两人都宣称自己将就是获胜者,但裁判的结束哨声却一直未吹响。
裁判很头痛,这就是一场几乎无法打分的比赛。
因为,之所以有争论,无非就是要证明,谁才更适合未来5G用例？谁才能更好满足新的技术需求？众所周知,2G的应用场景就是语音与低速率数据业务,3G与4G的应用场景就是语音与更高速率的数据业务。
可以确定的就是,Turbo码与LDPC码都能很好的满足3/4G,甚至就是4、5G用例。
而5G用例呢？市场上还没有出现,而且很多。
不管就是Turbo码,还就是LDPC码,都无法确定谁才就是最好的选择。
而且,由于两者各有优缺点,要覆盖全部5G应用,不太现实。
正当Turbo码与LDPC码打拳击赛之时,Polar码冲上了拳台,变成了一场摔角运动。
很幸运,在编码技术不断打破记录带给我们惊喜时,另一项编码领域里的激动人心的研究已浮出水面。
2007年,土耳其比尔肯大学教授E、 Arikan基于信道极化理论提出的一种线性信道编码方法,即Polar码。
该码字就是迄今发现的唯一一类能够达到香农限的编码方法,并且具有较低的编译码复杂度,当编码长度为N时,复杂度大小为 O ( NlogN)。
Erdal Arkan(右) Polar码的理论基础就就是信道极化。
信道极化包括信道组合与信道分解部分。
当组合信道的数目趋于无穷大时,则会出现极化现象:一部分信道将趋于无噪信道,另外一部分则趋于全噪信道,这种现象就就是信道极化现象。