“斗气化码”——编码技术之汉明码

信号设计技术

编码技术：

信源编码是指通过压缩编码去掉信号源中的冗余成分，以达到压缩码元速率和带宽，实现信号有效传输的目的。（A/D转换、信息压缩）

信道编码是指通过按一定规则重新排列信号码元或加入辅助码的办法来防止码元在传输过程中出错，并进行检错和纠错，以保证信号的可靠传输。（纠、检错用在数字卫星通信中有着非常好的效果，它是实现通信系统传输质量的重要技术）

信源编码技术

对语音信号的编码方式：

（1）波形编码

直接将时域信号变成数字代码。

PCM：300～3400 Hz的语音信号变换成64kb/s(8 kHz抽 样，8位量化)的数字信号

还有较高压缩率的差值PCM(DPCM)、自适应DPCM(ADPCM)和自适应预测编码(APC)等编码方式

其特点是在高速码条件(16～64 kb/s)下，可获得高质量的语音信号；然而当编码传输速率低于16 kb/s时，语音质量迅速下降。

（2）参数编码

它是以发音机制模型作为基础的。发音机制模型是用一套模拟声带频谱特性的滤波器参数和若干声源参数来描述的，参数编码就是将其变换成为数字代码的一种编码方式。

压缩比很高，计算量较大，语音质量只能达到中等水平。

如卫星移动通信系统中使用的线性预测编码(LPC)及其改进型，传输速率可压缩到2～4.8 kb/s，甚至更低。

（3）混合编码

是一种综合编码方式，吸取了波形编码和参数编码的优点。

如多脉冲激励线性预测编码(MPLP)系统、正规脉冲激励编码(RPE)系统、码激励线性预测编码系统(CELP)等。

混合编码可将速率压缩至4～16 kb/s，而在此范围内能够获得良好的语音效果。

信道编码技术

信道质量恶劣、卫星功率受限、要求高传信率和低误码率，信道编码必不可少。

信道编码的目的是提高信号传输的可靠性

手段：增加多余比特

若单位时间内传输的信息量恒定，增加的冗余码元反映为带宽的增加

在同样的误比特率要求下，带宽增加可以换取归一化信噪比Eb/n0值的减小

把在给定的误比特率下，未编码与编码传输的信噪比Eb/n0之差称为编码增益(单位为dB)

主要采用分组码和卷积码进行编码

线性分组码

监督码元：在发送端需要在信息码元序列中增加一些差错控制码元，它们称为监督码元。

多余度：就是指增加的监督码元多少。例如，若编码序列中平均每两个信息码元就添加一个监督码元， 则这种编码的多余度为1/3

编码效率(简称码率) ：设编码序列中信息码元数量为k，总码元数量为n，则比值k/n 就是码率 冗余度：监督码元数(n-k) 和信息码元数 k 之比

码距：把两个码组中对应位上数字不同的位数称为码组的距离，简称码距。码距又称汉明距离。

分组码的结构：将信息码分组，为每组信息码附加若干监督码的编码称为分组码。

在分组码中，监督码元仅监督本码组中的信息码元

汉明码

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