有关语音传输速率、信道编码速率、信道总速率的专题
语音编码、信道编码及交织PPT课件
面临挑战及应对策略
算法复杂度与实时性
高性能的编码和交织算法往往具有较高的复杂度，难以满 足实时性要求。应对策略包括优化算法设计、采用高性能 计算平台等。
多场景适应性
不同的应用场景对语音编码、信道编码及交织技术的需求 各异。需要研究跨场景的适应性技术，以满足多样化需求。
个性化语音合成
基于深度学习技术，实现个性化语音合成，使合成语音更加自然、 逼真。
多模态语音互
结合视觉、听觉等多模态信息，提高语音交互的自然性和准确性。
新型信道编码技术探索
01
极化码（Polar Codes）
一种新型信道编码技术，具有优异的性能，被认为是未来5G/6G通信的
关键技术之一。
02
LDPC码（低密度奇偶校验码）
客观评价
客观评价是通过计算原始语音和合成语音之间的误差来评判语音质量的好坏。 常用的客观评价指标有信噪比（SNR）、分段信噪比（SegSNR）、对数似然 比（LLR）和感知语音质量评估（PESQ）等。
02 信道编码原理及关键技术
信道模型与传输特性分析
信道模型
描述信道输入与输出之间关系的 数学模型，包括加性噪声信道、 乘性噪声信道等。
语音信号的频域特性
语音信号的统计特性
语音信号具有短时平稳性，即在短时 间内（10~30ms）可以认为语音信号 是平稳的，这使得我们可以对语音信 号进行短时分析。
语音信号的频谱分布主要集中在 300Hz~3400Hz的范围内，不同音素 和音节的频谱具有不同的特征。
语音编码分类及发展历程
波形编码
参数编码
混合编码
混合编码同时使用两种或两种以上的 编码方法进行编码。这种编码器设计 的目的和出发点是在4.8kbit/s速率上 能够得到高质量的合成语音。
无线通讯中的15个速率相关的概念介绍
无线通讯中的15个速率相关的概念介绍
1.传输速率：指数据在传输介质上的传输速度，通常以比特率或字节率表示。
2. 带宽：指通信信道的最大数据传输速率，通常以比特每秒（bps）表示。
3. 调制方式：指在传输数据时，将数字信号转化为模拟信号的
方法，如频移键控（FSK）、相位键控（PSK）等。
4. 码率：指每秒钟传输的比特数量，通常以波特率（Baud rate）表示。
5. 信道编码率：指在数字通信中，将原始数据编码为更复杂的
码字的速率。
6. 线性编码：指将原始数据线性组合成码字的编码方式，如差
分编码、曼彻斯特编码等。
7. 非线性编码：指将原始数据非线性地组合成码字的编码方式，如扰码、Turbo编码等。
8. 信噪比：指信号与噪声的比值，通常用分贝（dB）表示。
9. 失真：指传输过程中信号失真的程度，包括幅度失真、相位
失真等。
10. 自适应调制：指根据信道质量自动调整调制方式的技术。
11. 自适应调制编码：指根据信道质量自动调整调制方式和编码方式的技术。
12. 多天线技术：指通过使用多个天线来提高通信性能的技术，
如MIMO技术。
13. 频带：指信道传输的频率范围，常见的频带有2.4GHz和5GHz。
14. 路径损耗：指信号在传播过程中因信号衰减和散射而损失的信号功率。
15. 多径效应：指信号在传播过程中因反射、绕射等原因导致多条信号路径，使信号产生干扰和衰减的现象。
信道的最高码元传输速率=WPPT课件
概况二
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概况三
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2.1 物理层的基本概念
物理层考虑的是如何在传输媒体上传输数据比特流，而不是 传输媒体或物理设备本身。物理层的主要任务是确定与传输媒体 的接口的一些特性：
（1）机械特性 （2）电气特性 （3）功能特性 （4）规程特性
6
基带信号和宽带信号
▪ 基带信号 就是将数字信号 1 或 0 直接用两种不同的电压 来表示，然后送到线路上去传输。
▪ 宽带信号 则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模 拟信号。
7
2.2.3 信道及其传输速率
1、几个概念
信 道（channel）
信道和电路并不等同，信道一般表示向某一个方向传送信息的媒体。 一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。 信道按所传输的信号可分为模拟信道和数字信道，信道上传输的信号 还有基带信号和宽带信号之分。
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“比特/秒”与“波特”
▪ 信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数 量上却有一定的关系。
▪ 若 1 个码元只携带 1 bit 的信息量，则“比特/秒”和“波特” 在数值上相等。
▪ 若 1 个码元携带 n bit 的信息量，则 M Baud 的码元传输速率所对应的信息传输速率为 M n b/s。
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另一种形式的奈氏准则
理想带通特性信道的最高码元传输速率 = W Baud W 是理想带通信道的带宽，单位为赫(Hz)
不能通过
0
能通过 W (Hz)
不能通过 频率(Hz)
▪ 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 1 个码 元。
14
有关语音传输速率、信道编码速率、信道总速率的专题
GSM系统的语音编码采用了规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LEP编码器，Regular Pulse Excited Long Term Prediction ），RPE-LEP编码器结合了波形编码和声码器两种技术，编码速率低且话音质量高。
原始语音信号是连续的模拟信号，经抽样、量化、编码等过程数字化之后，再送入RPE-LEP编码器，每20ms取样一次，每次输出260bit，所以语音传输全速率信道的速率为260bit/20ms=13kbit/s。
将每20ms取样输出的260bit的语音信号分成两部分，一部分是对差错敏感的，共182bit，如果这部分比特发生错误将严重影响语音质量；另一部分是对差错不敏感的，共78bit。
然后，再对重要部分的182bit 进行分类：最重要的50bit和次重要的132bit，对最重要的50bit加上3个奇偶校验比特，次重要的132bit 再加上4个尾比特。
然后，对这50+3+132+4=189bit进行R=1/2的卷积编码，此时，速率变为[（50+3+132+4）x2+78]/20ms=22.8kbit/s作为信道编码速率。
时隙的格式（普通突发脉冲序列）（见下图）在GSM的TDMA中，帧被定义为每个载频中所包含的8个连续的时隙，相当于FDMA系统中的一个频道。
在每个时隙中，信号以突发脉冲系列（burst）的形式发送。
TDMA帧号是以3.5小时（2715648个TDMA 帧）为周期循环编号的。
每个TDMA帧含8个时隙，整个帧时长约为4.615ms，每个时隙含156.25bit个突发脉冲码元，时隙时长为0.577ms。
GSM规范定义了两种不同的复帧结构，即含26帧、持续时间为120ms和含51帧、持续时间为235.385ms。
26帧的复帧包括26个TDMA 帧，持续时间为120ms，51个这样的复帧组成一个超帧。
这种复帧用于携带TCH （和SACCH加FACCH），用于语音信道及其随路控制信道，其中24个突发序列用于业务，2个突发序列用于信令。
通信协议中的传输速率和信道编码技术
通信协议中的传输速率和信道编码技术一、引言通信协议中的传输速率和信道编码技术是现代通信领域中非常重要的两个概念。
传输速率决定了数据传输的快慢，而信道编码技术则是保证数据传输的可靠性和稳定性的关键。
二、传输速率1. 传输速率定义传输速率是指单位时间内传送数据的数量，通常以比特/秒（bps）作为单位。
传输速率越高，数据传输的效率也越高。
2. 传输速率的决定因素(1) 协议的设计：不同的协议有不同的传输速率限制，例如以太网的传输速率通常为10Mbps、100Mbps或1Gbps。
(2) 信道的带宽：带宽越大，传输速率也越高。
(3) 信道的传递能力：信道的传递能力是指信道单位时间内能够传输的最大数据量，通常以bps表示。
(4) 噪声干扰：噪声干扰会减小传输速率，因为它可能导致数据错误。
3. 传输速率的分类(1) 基带传输：基带传输是指将原始数字信号直接传输到信道上，没有经过调制的过程。
其传输速率受限于信道的带宽。
(2) 带通传输：带通传输是指将原始数字信号经过调制后再传输到信道上。
其传输速率受限于调制方案和信道的带宽。
三、信道编码技术1. 信道编码的定义信道编码是一种将输入数据通过编码方式转换成输出数据的技术。
它通过增加冗余度来提高数据传输的可靠性。
2. 信道编码的原理信道编码的原理是将输入数据分成多个编码块，每个编码块都有一定的冗余度。
接收方在解码时，通过从多个编码块中提取信息，可以恢复出原始数据。
3. 信道编码的分类(1) 奇偶校验码：奇偶校验码是最简单的信道编码技术，它通过发送数据的奇偶性来检测错误。
(2) 海明码：海明码是一种可以检测错误和纠正错误的编码技术，常用于存储和传输中。
(3) 卷积码：卷积码是一种码元依赖于前一段码元的编码技术，具有良好的纠错能力和性能。
四、传输速率和信道编码技术的关系传输速率和信道编码技术是相互关联的。
传输速率的提高需要适用于高速传输的新的信道编码技术，而信道编码技术的发展也可以提高传输速率。
《信道极限传输速率》课件
介绍通过网络参数优化和算 法改进来提高信道传输速率 的方法。
信道编码
详细讲解如何利用更好的信 道编码技术来提高传输速率 和可靠性。
调制方式选择与带宽效率
1
调制技术
比较不同调制方式的优劣，包括ASK、FSK、PSK等。
2
带宽效率
讨论不同调制方式的带宽利用率，以及如何选择合适的调制方式来提高传输效率。
3
多天线技术
简要介绍利用多天线技术来提高信道传输速率的方法。
信道极限传输速率的改进方法
技术创新
网络优化
探讨通过技术创新来突破信 道极限，如MIMO、OFDM等。
信道容量的定义和计算方法
1和条件熵。
2
香农定理
详细解释信道容量的定义和计算方法，以及如何最大限度地利用信道资源。
3
信道带宽和信噪比
探讨信道带宽和信噪比对信道容量的影响。
香农公式及其应用
香农公式
阐述了计算信道容量的重要 方程，具体讲解其中的变量 和参数。
应用实例
提供了一个实际应用场景， 展示了如何应用香农公式来 计算传输速率。
性能优化
介绍了如何优化系统设计以 实现更高的传输速率。
多路径衰落和信噪比
多径传播
解释多径信号传播导致的衰落现象，以及如何应对和利用这种现象。
信噪比
探讨信号与噪声之间的比例，以及如何通过改进信噪比来提高传输速率。
信道编码与对码
介绍常用的信道编码和解码方法，如卷积码、纠错码等，以及其对提高信道传输速率的作用。
《信道极限传输速率》 PPT课件
在这个PPT课件中，我们将探讨无线信道的概述，信道容量的定义和计算方法， 以及香农公式及其应用。我们还将详细讲解多路径衰落和信噪比，信道编码 与对码，调制方式选择与带宽效率，以及提升信道极限传输速率的改进方法。
带宽数据通信速率等关系
数据传输速率、带宽、信道容量、信号传输速率关系一、数据传输速率Rb数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。
数据传输速率，又称比特率，指每秒钟实际传输的比特数，是信息传输速率（传信率）的度量。
单位为“比特每秒（bps）”。
其计算公式为S=1/T。
T为传输1比特数据所花的时间。
数据传输速率在数值上等于每秒种传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒(bit/second)，记作bps。
对于二进制数据，数据传输速率为：S=1/T(bps)其中，T为发送每一比特所需要的时间。
在实际应用中，常用的数据传输速率单位有：kbps、Mbps和Gbps。
其中：1kbps＝103bps 1Mbps＝106kbps 1Gbps＝109bps二、信号传输速率也称码元率、调制速率或波特率，表示单位时间内通过信道传输的码元个数，单位记做BAND。
三、带宽W:1、在模拟信号系统领域：信道可以不失真地传输信号的频率范围，每秒传输的信号周期数。
带宽用来标识传输信号所占有的频率宽度，这个宽度由传输信号的最高频率和最低频率决定，两者之差就是带宽值，因此又被称为信号带宽或者载频带宽，单位为Hz。
在信号传输系统中，系统输出信号从最大值衰减3dB的信号频率为截止频率，上下截止频率之间的频带称为通频带，用BW表示。
2、在数字系统领域：在数字设备中，带宽指单位时间能通过链路的数据量。
通常以bps来表示，即每秒可传输之位数。
带宽=时钟频率x总线位数/8。
四、信道容量:信道在单位时间内可以传输的最大信号量，表示信道的传输能力。
信道容量有时也表示为单位时间内可传输的二进制位的位数（称信道的数据传输速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，简记为bps。
五、数据传输率:信道在单位时间内可以传输的最大比特数。
信道容量和信道带宽具有正比的关系：带宽越大，容量越大。
六、波特率RB电子通信领域，波特率，又称调制速率、传符号率（符号又称单位码元），指单位时间内载波参数变化的次数，可以以波形每秒的振荡数来衡量，是信号传输速率的度量。
信道、信道容量、数据传输速率
二、信道的分类
（一）狭义信道的分类
狭义信道，按照传输媒质来划分，可以分为有线信道、无线信道和存储信道三类。
1. 有线信道
有线信道以导线为传输媒质，信号沿导线进行传输，信号的能量集中在导线附用电线传输电信号的架空明线、电话线、双绞线、对称电缆和同轴电缆等等，还有传输经过调制的光脉冲信号的光导纤维。
天波传输：短波、超短波可以通过电离层形成的反射信道和对流层形成的散射信道进行传播。短波电台就利用了天波传输方式。天波传输的距离最大可以达到400千米左右。电离层和对流层的反射与散射，形成了从发射机到接收机的多条随时间变化的传播路径，电波信号经过这些路径在接收端形成相长或相消的叠加，使得接收信号的幅度和相位呈随机变化，这就是多径信道的衰落，这种信道被称作衰落信道。
调制信道的数学模型为：
y(t) = x(t) * h(t;τ) + n(t)
其中x(t)是调制信道在时刻t的输入信号，即已调信号。y(t)是调制信道在时刻t的输出信号。h(t;τ)是信道的冲激响应，τ代表时延，h(t;τ)表示在时刻t、延时为τ时信道对冲激函数δ(t)的响应，描述了信道对输入信号的畸变和延时。*为卷积算子。n(t) 是调制信道上存在的加性噪声，与输入信号x(t)无关，又被称为"加性干扰"。由于信道的线性性质，并且考虑信道噪声，x(t) * h(t;τ) + n(t)就是x(t)通过由信道响应h(t;τ)描述的调制信道的输出。调制信道可以同时有多个输入信号和多个输出信号，这时的x(t)和y(t)是矢量信号。
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GSM系统的语音编码采用了规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LEP编码器，Regular Pulse Excited Long Term Prediction ），RPE-LEP编码器结合了波形编码和声码器两种技术，编码速率低且话音质量高。
原始语音信号是连续的模拟信号，经抽样、量化、编码等过程数字化之后，再送入RPE-LEP编码器，每20ms取样一次，每次输出260bit，所以语音传输全速率信道的速率为260bit/20ms=13kbit/s。
将每20ms取样输出的260bit的语音信号分成两部分，一部分是对差错敏感的，共182bit，如果这部分比特发生错误将严重影响语音质量；另一部分是对差错不敏感的，共78bit。
然后，再对重要部分的182bit 进行分类：最重要的50bit和次重要的132bit，对最重要的50bit加上3个奇偶校验比特，次重要的132bit 再加上4个尾比特。
然后，对这50+3+132+4=189bit进行R=1/2的卷积编码，此时，速率变为[（50+3+132+4）x2+78]/20ms=22.8kbit/s作为信道编码速率。
时隙的格式（普通突发脉冲序列）（见下图）
在GSM的TDMA中，帧被定义为每个载频中所包含的8个连续的时隙，相当于FDMA系统中的一个频道。
在每个时隙中，信号以突发脉冲系列（burst）的形式发送。
TDMA帧号是以3.5小时（2715648个TDMA 帧）为周期循环编号的。
每个TDMA帧含8个时隙，整个帧时长约为4.615ms，每个时隙含156.25bit个突发脉冲码元，时隙时长为0.577ms。
GSM规范定义了两种不同的复帧结构，即含26帧、持续时间为120ms和含51帧、持续时间为235.385ms。
26帧的复帧包括26个TDMA 帧，持续时间为120ms，51个这样的复帧组成一个超帧。
这种复帧用于携带TCH （和SACCH加FACCH），用于语音信道及其随路控制信道，其中24个突发序列用于业务，2个突发序列用于信令。
时隙时长：120/26/8=15/26ms=0.577ms。
信道总速率：156.25/0.577=270.83kbit/s。
每个比特占用的时间约为：0.577/156.25=3.7us/bit。