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編碼率
來源:互聯網

在數字信號處理的過程中,往往需要對模擬信號進行抽樣、量化、編碼最終轉化為數字信號再由計算機進行計算處理。編碼率,則是在對模擬信號采樣、量化、編碼完成后,數據流中有用信息部分所占的比例。

定義

編碼率(又稱編碼速率或編碼效率)是數據流中有用部分(非冗余)的比例。也就是說,如果編碼率是 k/n,則對每 k位有用信息,編碼器總共產生 n位的數據,其中是多余的。

如果 R是總比特率或數據信令速率(包括包括冗余錯誤編碼),凈比特率(除去糾錯碼的有用比特率)。這意味除去糾錯碼,編碼率為1,總比特率或數據信令速率與凈比特率或有用比特率相等。

舉例

例如:卷積碼的典型編碼率可以為、、等,對應每一個、二個、三個等比特后插入一個冗余比特。里德-所羅門分組碼(RS(204,188))的編碼率為188/204,對應每塊188字節的有用信息中加入了個冗余字節。

一些糾錯碼沒有固定碼率——無碼率抹除碼。

在很多解調芯片中,解碼器多使用LDPC解碼器(LDPCdecoder)。在datasheet中,會對它標明所支持的code rate,即編碼速率,如montage的m88ds3103,其LDPC Decoder支持的code rate有:、、、、、、、、、和。

編碼速率越大,效率越高。當信道質量比較差的時候,需要增加更多的冗余信息來保證接收端能夠正確解調信號,更多的冗余信息意味著低的編碼速率,最低編碼速率是一個碼需要增加3個冗余碼,即1/4編碼。當信道質量好的時候,需要很少的冗余校驗位就能解調,就可以提高編碼速率了。系統可以根據信道的變化選擇合適的編碼速率,這樣可以使得信道質量好的用戶獲得更高的速率,提高平均吞吐率。

采樣率和編碼率

簡單的說,信號的質量和體積取決于兩方面:采樣率和編碼率。采樣率:自然界的信號是連續的信號,而計算機不能直接處理,要將其“離散化”。舉個簡單的例子:正弦曲線是連續的,進入計算機后,計算機把連續的曲線按照固定時間間隔一個點把正弦曲線分成了若干個點,這樣就可以處理了,這個過程叫采樣。顯然,分點分得密度越大,曲線就越逼真,這個密度在信號處理中就是采樣率。每一個點都要占用存儲空間,因此采樣率越高體積越大。編碼率:采樣只是處理的第一步。采樣之后,還要把采集的數據存儲起來。存儲是需要空間的,一秒鐘的采樣數據用多少空間來存儲,這就是編碼率。可見,在采樣率相同的前提下,編碼率越低,體積越小。但是,采樣和編碼兩個步驟都會造成信號的失真。采樣造成信號失真是無法避免的,模擬信號使用計算機處理就必須經過采樣。編碼實際上就是壓縮,例如mp3這樣的算法都是有損壓縮,扔掉了大部分人耳察覺不帶的聲波數據,因而體積很小。

編碼率和碼率的區別

在信號編碼領域,編碼率是一個無單位的比值。它表示的是編碼后的數據流中有用(非冗余)數據所占總編碼數據的比例。而在視頻和數字通信系統等領域,碼率則常常被稱為比特率或信息速率。碼率被定義為每秒傳送的信息量。編碼率可以衡量凈比特率在總比特率中所占的比重,兩個名詞具有不同的意義。

相關名詞

比特率

比特率是指每秒傳送的比特(bit)數。單位為bps(Bit Per Second),比特率越高,傳送數據速度越快。聲音中的比特率是指將模擬聲音信號轉換成數字聲音信號后,單位時間內的二進制數據量,是間接衡量音頻質量的一個指標。視頻中的比特率(碼率)原理與聲音中的相同,都是指由模擬信號轉換為數字信號后,單位時間內的二進制數據量。

碼元速率

碼元速率,又稱為碼元傳輸速率或傳碼率。碼元速率又稱為波特率,指每秒信號的變化次數。單位為"波特",常用符號“Baud”表示,簡寫為“B”。

比特率和碼元速率之間的關系為:

其中,為碼元個數。

參考資料 >

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