5-移动通信的基本技术之编码技术解析
通信系统编码技术
通信系统编码技术
通信系统编码技术是指将原始信号通过编码方法转换为数字信号以供传输或存储的过程。
编码技术可以有效地提高通信系统的可靠性、抗干扰能力和传输效率。
常见的通信系统编码技术包括以下几种：
1. 数字调制：将数字信号转换为模拟信号，包括调幅、调频和调相等不同调制方式。
2. 奈奎斯特编码（Nyquist Encoding）：用于在基带传输中有效地传输数字信号。
3. 霍夫曼编码（Huffman Coding）：用于数据压缩和无损数据编码，根据字符出现的频率分配不同的编码长度。
4. 奇偶校验码（Parity Check）：通过增加冗余数据检测和纠正传输中的错误。
5. 循环冗余校验码（CRC）：通过附加冗余数据进行错误检测和校正的编码技术。
6. 卷积码（Convolutional Coding）：一种使用移位寄存器和异或门结构的编码技术，用于提高传输信号的抗干扰性能。
7. 连续相位调制（Continuous Phase Modulation）：一种通过改变相位进行信号调制的技术，用于提高频带利用率和抗干扰能力。
这些编码技术在不同的通信系统中具有不同的应用，能够满足不同的通信需求。
编码技术的选择取决于通信系统的要求和约束条件。
移动通信中的语音编码技术
移动通信中的语音编码技术在当今高度互联的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是与亲朋好友保持联系，还是进行商务沟通，清晰流畅的语音通话质量始终是用户关注的重点。
而在这背后，语音编码技术发挥着至关重要的作用。
语音编码技术的主要任务是在尽可能保证语音质量的前提下，降低语音信号的数据量，以便更高效地在移动通信网络中传输和存储。
这就好比我们要把大量的物品装进一个有限空间的箱子里，需要巧妙地压缩和整理，同时还要确保物品的完整性和可用性。
要理解语音编码技术，首先得了解语音信号的特点。
语音信号实际上是一种时变的模拟信号，包含了丰富的信息，如音高、音强、音色等。
传统的模拟通信方式直接传输这样的模拟信号，不仅占用带宽大，而且容易受到干扰。
而数字通信则将模拟语音信号转换为数字信号进行传输，这就需要对语音进行编码。
在移动通信中，常用的语音编码技术可以大致分为三类：波形编码、参数编码和混合编码。
波形编码是一种尽可能保留原始语音信号波形的编码方式。
它的优点是语音质量高，能够接近原始语音，但缺点也很明显，就是编码速率较高，需要较大的带宽资源。
常见的波形编码技术有脉冲编码调制（PCM）和自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）。
PCM 是最基本的编码方式，通过对模拟语音信号进行均匀采样和量化，将其转换为数字信号。
ADPCM 则是在 PCM 的基础上，根据语音信号的特点自适应地调整量化步长，从而在一定程度上降低了编码速率。
参数编码则是完全不同的思路。
它不是直接对语音波形进行编码，而是通过分析语音信号的产生模型，提取语音的特征参数进行编码传输。
这种方式编码速率很低，但语音质量相对较差，容易产生失真。
常见的参数编码技术有线性预测编码（LPC）。
LPC 基于语音信号的线性预测模型，通过计算预测系数来描述语音的特征。
混合编码则是结合了波形编码和参数编码的优点。
它在保留一定语音波形信息的同时，也对语音的参数进行建模和编码，从而在较低的编码速率下获得较好的语音质量。
5g polar编码
5g polar编码【实用版】目录1.5G 技术简介2.极化编码技术概述3.5G 极化编码的优势4.5G 极化编码的应用场景5.我国在 5G 极化编码方面的发展正文【5G 技术简介】5G，即第五代移动通信技术，是继 2G、3G、4G 之后的新一代无线通信技术。
相较于前代技术，5G 在传输速率、时延、连接数量等方面均有显著提升，从而为用户带来更优质的通信体验。
同时，5G 技术还将为众多行业的数字化转型提供有力支持，助力我国产业升级。
【极化编码技术概述】极化编码（Polar Coding）是一种信道编码技术，其基本思想是将信道中的信息比特映射到信道输出的比特上，使得信道输出的比特之间具有较高的相关性。
这种相关性使得信道输出的比特在经过信道传输后，仍能保持较高的信噪比，从而提高传输的可靠性。
【5G 极化编码的优势】5G 极化编码技术具有以下优势：1.较低的误码率：由于极化编码技术使得信道输出比特之间具有较高的相关性，因此可以提高传输的可靠性，降低误码率。
2.较高的编码效率：极化编码技术能够在保证传输可靠性的同时，实现较高的编码效率，从而提高频谱利用率。
3.适用于各种场景：5G 极化编码技术不仅适用于高速率、低时延的通信场景，还可以应用于低速率、高可靠性的通信场景。
【5G 极化编码的应用场景】5G 极化编码技术在以下场景中具有广泛的应用前景：1.增强现实/虚拟现实（AR/VR）：5G极化编码技术可以为AR/VR应用提供低时延、高可靠性的传输，为用户带来沉浸式的体验。
2.无人驾驶：5G 极化编码技术可以为无人驾驶车辆提供实时、高可靠性的通信，保障车辆行驶的安全。
3.工业互联网：5G 极化编码技术可以支持大量设备的连接和数据传输，为工业互联网提供高效、可靠的通信基础设施。
【我国在 5G 极化编码方面的发展】我国在 5G 极化编码技术方面取得了重要进展。
我国企业和科研机构积极参与 5G 极化编码技术的研究与标准制定，推动我国在 5G 极化编码领域取得国际领先地位。
4g 5g 信道编码
4g 5g 信道编码【原创版】目录1.4G 和 5G 的信道编码技术概述2.信道编码的作用和重要性3.4G 和 5G 信道编码技术的主要区别4.5G 信道编码技术的优势5.我国在信道编码技术方面的发展正文随着科技的快速发展，移动通信技术也在不断升级。
目前，4G 和 5G 是移动通信领域的两大主流技术。
在这两种技术中，信道编码技术起着至关重要的作用。
本文将对 4G 和 5G 的信道编码技术进行探讨，分析它们的主要区别以及 5G 信道编码技术的优势。
信道编码技术是一种在无线通信中实现数据可靠传输的技术。
在移动通信系统中，由于信号受到各种干扰和衰落，信道编码技术就被用来保证传输的数据在接收端能够被正确解码。
简单来说，信道编码就是给传输的数据添加一些冗余信息，以便在接收端通过解码算法检测和纠正传输过程中产生的错误。
4G 和 5G 信道编码技术的主要区别在于其采用的编码方式和性能指标。
4G 信道编码主要采用 Turbo 码和 LDPC 码，这两种码在保证传输速率的同时，也能实现较高的信道编码效率。
而 5G 信道编码在 4G 的基础上，引入了 Polar 码作为其主要信道编码方式。
Polar 码具有更高的编码效率和更好的性能，可以实现更高的数据传输速率和更低的时延。
5G 信道编码技术相较于 4G 信道编码技术具有明显优势。
首先，5G 信道编码技术在保证传输效率的同时，能够实现更高的数据传输速率。
其次，5G 信道编码技术具有更好的性能，可以有效提高移动通信系统的可靠性和稳定性。
最后，5G 信道编码技术能够支持更多的用户和更高的连接密度，从而满足未来物联网和智慧城市等应用场景的需求。
我国在信道编码技术方面也取得了显著的发展。
我国在 4G 时代就开始积极参与国际标准制定，并在 5G 时代逐步引领信道编码技术的发展。
我国企业和科研机构在 Polar 码等关键技术领域取得了重要突破，为我国在 5G 时代占据竞争优势奠定了基础。
5G移动通信系统中的LDPC码介绍
Technology Analysis技术分析DCW115数字通信世界2019.071 引言到目前为止，移动通信系统已经发展了四代，4G 移动通信系统的下行峰值速率为1 Gb/s ，上行峰值速率为500 Mb/s 。
前四代移动通信系统已满足了人与人之间通信的大多需求。
但随着移动互联网、物联网、车联网的迅速发展，除了高数据速率这一需求外，低时延、低功耗和高可靠性需求也已成为5G 移动通信系统面临的新挑战。
国际电信联盟-无线电通信标准化部门给出了未来5G 网络的三大应用场景：增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband ，eMBB ）、超可靠低时延通信（Ultra-Reliable Low-Latency Communications ，URLLC ）和大规模机器通信（MassiveMachine Type Communications ，mMTC ）[1-3]。
相比于4G LTE （Long Term Evolution ）网络，5G 网络的传输速率要提高10~100倍；用户体验速率达到0.1~1 Gb/s ；在时延方面要降低5~10倍；连接设备密度提升10~100倍，达到每平方公里数百万个；流量密度提升10~1000倍，达到每平方公里每秒数十太比特；移动性方面，达到500km/h 以上，实现高铁环境下的良好用户体验[4]。
2 5G 中LDPC 码的优势为了满足5G 通信的需求，5G 新无线技术（New Radio ，NR ）采用了很多新的传输技术如非正交多址接入、大规模阵列天线、新的信道编码技术等[5]。
相比于4G 移动通信系统，5G 移动通信系统在数据信道和控制信道分别采用了一对新的信道编码技术。
具体来说，低密度奇偶校验（Low-Density Parity-Check ，LDPC ）码取代了数据信道的Turbo 码，极化码[6]代替了控制信道的咬尾卷积码。
LDPC 码最初是由Gallager 博士提出，但是由于硬件条件的限制，当时并未收到重视。
通信电子中的编码与解码技术
通信电子中的编码与解码技术在现代通讯领域中，编码与解码技术是非常重要且基础的技术。
编码技术可以将信息转化为数字或其他形式，而解码技术则可以将数字或其他形式转化为可理解的信息。
在通信领域中，编码与解码技术主要是指数字编码技术和传输编码技术。
数字编码技术一般是将信号转化为数字序列的过程。
这种技术的优点是减少了信号传输中的干扰和失真，同时也可以大大提高信号的安全性。
数字编码技术可以将传输的信号进行数学处理，然后将其转换为数字序列，这些数字序列表示了原始信号的特定特征或属性，例如大小、时序或频率。
其中最常用的数字编码技术是脉冲编码调制（PCM），它将信号变成由一系列数字来代表的离散信号。
PCM 把时域上每一串采样值进一步编码，转化成能够实际存储和传输的数字，然后再解码成原有的信号。
另外，还有差分脉冲编码调制（DPCM）和自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）等编码技术，它们都是求得最合适的预测量，最小化压缩后的误差信号，从而最大程度地利用了信号的统计信息。
传输编码技术则是指将信号按照一定的规则格式进行编码，使之符合传输媒介或通信系统的需求，以达到提高传输效率和抗干扰能力的目的。
常见的传输编码技术有调制解调、码决定、交织、差错校正和加密等。
其中最常用的调制方式是正交振幅调制（QAM）和相移键控（PSK），它们将数字信号转换成适合传输的模拟信号。
在数字通信网络上，常用的传输编码技术包括了以太网、局域网、TCP/IP 等。
以太网是目前最主要的局域网标准，在传输媒介上主要采用双绞线、光纤等等连接方式，由此实现了高速可靠传输。
TCP/IP 是目前互联网所采用的标准协议，它提供了广泛地通信功能。
编码技术的应用范围非常广泛。
在数字信号处理、通讯、数字音频和视频等领域中，都需要采用编码技术。
例如，数字电视、数字广播、网络视频电话会议、数字音乐存储和传输、卫星通信、移动通信以及计算机网络等都需要应用编码技术。
另外，在安全和加密领域中，编码技术同样也有着重要的应用，例如 HTTPS、VPN 和 SSL 等方案。
5-移动通信的基本技术之编码技术
GSM系统中语音编码方式
在GSM系统中语音编码采用“规则脉冲激励长期 对差错不敏 预测编码（RPE—LTP）”方式感的78bit 速率22.８
GSM系统中语音编码方式
把话音编码产生的260bit分成：
(1)50个最重要bit (2)132个重要bit (3)78个不重要bit 对50个bit先添加3个奇偶校验bit（分组编码）。再与 132bit和4个尾bit一起卷积编码，比率为1：2，形成378个 bit。另外78个不重要bit不予保护不进行编码。这样， 260bit的数字话音信号经信道编码后成为456个bit。比特 速率为：456\20=22.8Kbit/s
主要内容
电波传播分析 调制与解调技术
编码和解码技术
多址技术
抗噪声和干扰技术
交织技术 分集技术
数字通信系统
信 息 源
信 源 编 码 器
信 道 编 码 器
数 字 调 制 器
信 道
数 字 解 调 器
信 道 译 码 器
信 源 译 码 器
受 信 者
噪声源
编码技术
信源编码和信道编码是通信数字化的两个重要技术领域。 在移动通信数字化中，首先是模拟语音信号的数字化。对 于语音信号进行数字化处理，采用低码率数字语音编码， 可以提高频带的利用率和信道容量；同时采用较强纠错能 力的信道编码技术，可使移动通信系统在较低载干比 （C/I）的条件下运行，从而保证良好的通话质量。
语音编码技术
混合编码是基于参量编码和波形编码发展的一类编码技术。 一般都把以LPAS为基础的用VQ技术对激励信号进行量化 的编码算法统称为CELP。 CELP具有波形编码和参数编码两种特点，它保持了波形 编码的高质量和参量编码的低速率，因此也称为混合编码， 在4～16kbit/s速率上能够得到高质量的合成语音。 多脉冲线性预测编码（MP-LPC）、规则脉冲线性预测编 码（RPE-LPC）和码激励线性预测编码（CELP）等都属 于混合编码技术。
解析通信技术中的数据编码与解码原理
解析通信技术中的数据编码与解码原理数据编码与解码是通信技术中的重要组成部分。
通过对数据进行编码和解码，可以保证数据的可靠传输和正确解析。
在通信系统中，数据编码与解码原理的研究与应用涵盖了广泛的领域，包括数字通信、无线通信、网络通信等。
下面将对通信技术中的数据编码与解码原理进行解析。
数据编码是将信息转换为特定格式的过程，以便在通信媒介中进行传输。
编码的目的是减少数据的传输成本、提高传输效率和可靠性。
在数据编码过程中，通常会采用符号的表示方法，将原始信息转换为数字或模拟信号，然后通过传输媒介进行传输。
常见的数据编码技术包括数字编码和模拟编码两种。
数字编码是将信息转换为数字形式的编码方式，如二进制编码、八进制编码、十进制编码等。
其中，二进制编码是最常见的一种编码方式，通过使用0和1表示信息的不同状态，实现了信息的高效传输。
模拟编码则是将信息转换为模拟信号的编码方式，如调制解调、脉冲编码调制等。
在数据解码过程中，对编码后的信号进行还原，以获取原始的信息。
解码是编码的逆过程，是通过对接收到的信号进行处理，恢复出发送端原始的信息。
解码的目的是将编码后的信号重新转换为可读取的信息。
数据解码的方法与编码的方法密切相关，常见的编码解码方式包括线性解码、非线性解码、循环解码等。
线性解码是一种常见的解码技术，通过线性运算实现对编码信号的解码。
非线性解码是一种基于非线性运算的解码方式，通过加密算法等非线性过程实现对编码数据的解密。
循环解码则是一种在有限时间内对连续数据流进行解码的技术，通过边界探测和匹配算法实现对编码信号的解析。
除了常见的编码解码方式，还有一些特殊的数据编码与解码方法，如纠错编码和压缩编码。
纠错编码是一种通过在编码信号中添加冗余信息来实现错误检测和纠正的编码方式，可以提高数据传输的可靠性。
压缩编码是一种通过对原始数据进行压缩处理，在保证数据质量的前提下减小数据量的编码方式，可以提高数据传输的效率。
数据编码与解码原理在通信技术中的应用非常广泛。
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1．信源信号的数字化
“数字化”的最基本的技术，叫作脉冲编码调制（PCM， Pulse Code Modulation），简称脉码调制。
模拟信号正是通过PCM而变换成数字信号的，其具体过程 是：通过抽样、量化和编码三个步骤，用若干代码表示模 拟形式的信息信号（如图像、声音信号），再用脉冲信号 表示这些代码来进行传输／存储。其系统原理框图如图所 示。
移动通信的基本技术
机电信息工程学院 主讲；任元吉
广州城建职业学院
移动通信的基本技术
【本章内容简介】本章着重介绍了移动通信系统所涉及的 主要技术，通过学习调制解调技术、编码技术、交织技术、 基带传输、多址技术、跳频扩频技术和分集接收技术，了 解这些技术的基本概念、主要特点、应用范围和方式，为 掌握移动通信系统的工作原理和方法打下坚实的基础。 【学习重点与要求】重点掌握调制解调技术、编码技术、 跳频扩频技术等的基本概念、主要特点和应用范围，了解 MSK类调制的性能比较，掌握伪随机（PN）序列基本特 性。
在通信系统中，一般采用“信源编码”技术来提高数字系统的传 输效率。
通常采用“信道编码”技术，即“差错控制编码”来提高数字系 统的可靠传输。
语音压缩编码技术
信源编码技术的主要任务是通过降低数字信号的 码元速率，压缩频带，达到提高信号传输有效性 的目的。
2G数字蜂窝移动通信系统以语音业务为主，故信 源编码主要指的是语音压缩编码。
3G不仅提高语言业务，还提供高速数据、图像等 多媒体业务，故信源编码除了语音编码外还有图 像压缩编码、多媒体数据压缩编码等。
语音压缩编码技术
信源输出的信号都是模拟语音信号，信源编码主 要完成两大任务：第一是将模拟语音信号转换成 数字信号（也就是实现模拟信号数字化），第二 是实现数据压缩。
模拟信号数字化的方法有多种，目前采用最多的是信号波 形的A/D变换方法（波形编码）。它直接把时域波形变换 为数字序列，接收恢复的信号质量好。实用的波形编码方 法主要有两种基本形式，一是脉冲编码调制（PCM），另 一种是增量调制（ΔM）。下面主要介绍信源编码的工作 原理。
速率较低, 纯编码速率应低于16 kb/s;
在一定编码速率下的音质应尽可能高; 编码时延要短, 要控制在几十毫秒之内;
编码算法应具有较好的抗误码性能, 计算量小, 性能稳定;
编码器应便于大规模集成。
语音编码技术
混合编码广泛用在数字蜂窝移动系统中。由于采用的激励 源不同，就构成了不同的编码方案。泛欧数字蜂窝网 （GSM）中的RPE-LTP编码方案采用规则脉冲作激励源， 而北美数字移动通信系统中的VSELP编码方案采用码本激 励的方法。
脉冲编码调制
模拟信号数字传输方框图
话音 信号
抽 样
量 化
编 码
PCM 信号 数字通 信系统
PCM 信号
译 码
低 通
话音 信号
A/D（模数转换）
D/A（数模转换）
这里所说的“代码”是指表示数值的一组二进制或多进制的数字符号， 如表示数值“五”的十进制代码是“5”，二进制代码是“101”。 PCM技术中，通常用二进制代码。
GSM系统采用的是规则脉冲线性预测编码（RPE-LPC） 方案，IS-95（CDMA）系统采用的是9．6kbit/s码激励线 性预测编码（CELP）方案。
GSM系统中语音编码方式
在GSM系统中语音编码采用“规则脉冲激励长期 对差错不敏 预测编码（RPE—LTP）”方式感的78bit 速率22.８
2．语音编码技术
在数字移动通信中，采用的语音编码技术有波形 编码、参数编码和混合编码三种。
波形编码技术是通过对语音波形进行采样、量化， 然后用二进制码表现出来，并在解码端尽可能准 确地恢复语音信号的原始波形。
语音编码技术
参数编码技术是以语音信号产生的数学模型为基础，根据 输入语音信号分析出表征声门振动的激励参数和表征声道 特性的声道参数，然后在解码端根据这些模型参数来恢复 语音。
语音编码技术
移动通信中采用的语音编码方法主要取决于无线移动信道 的条件：由于频率资源十分有限, 因此要求编码信号的速 率较低; 由于移动信道的传播条件恶劣, 因而编码算法应有 较好的抗误码特性。
另外, 从用户的角度出发, 还应有较好的话音质量和较短的 时延。移动通信对数字语音编码的要求如下：
语音编码技术
混合编码是基于参量编码和波形编码发展的一类编码技术。 一般都把以LPAS为基础的用VQ技术对激励信号进行量化 的编码算法统称为CELP。 CELP具有波形编码和参数编码两种特点，它保持了波形 编码的高质量和参量编码的低速率，因此也称为混合编码， 在4～16kbit/s速率上能够得到高质量的合成语音。 多脉冲线性预测编码（MP-LPC）、规则脉冲线性预测编 码（RPE-LPC）和码激励线性预测编码（CELP）等都属 于混合编码技术。
这种编码算法并不忠实地反映输入语音的原始波形，而是 着眼于人耳的听觉特性，确保解码语音的可懂度和清晰度。 基于这种编码技术的编码系统一般称之为声码器，主要用 在窄带信道上提供4．8kbit/s以下的低速率语音通信和一 些对时延要求较宽的场合。当前参数编码技术主要的研究 方向是线性预测LPC（Linear Predictive Coder）声码器 和余弦声码器。
主要内容
电波传播分析 调制与解调技术
编码和解码技术
多址技术
抗噪声和干扰技术
交织技术 分集技术
数字通信系统
信 息 源
信 源 编 码 器
信 道 编 码 器
数 字 调 制 器
信 道
数 字 解 调 器
信 道 译 码 器
信 源 译 码 器
受 信 者
噪声源
编码技术
信源编码和信道编码是通信数字化的两个重要技术领域。 在移动通信数字化中，首先是模拟语音信号的数字化。对 于语音信号进行数字化处理，采用低码率数字语音编码， 可以提高频带的利用率和信道容量；同时采用较强纠错能 力的信道编码技术，可使移动良好的通话质量。