更新时间:2022-08-26 11:28
在数字信号处理的过程中,往往需要对模拟信号进行抽样、量化、编码最终转化为数字信号再由计算机进行计算处理。编码率,则是在对模拟信号采样、量化、编码完成后,数据流中有用信息部分所占的比例。
编码率(又称编码速率或编码效率)是数据流中有用部分(非冗余)的比例。也就是说,如果编码率是k/n,则对每k位有用信息,编码器总共产生n位的数据,其中n-k是多余的。
如果R是总比特率或数据信令速率(包括包括冗余错误编码),净比特率(除去纠错码的有用比特率)≤R·k/n。这意味除去纠错码,编码率为1,总比特率或数据信令速率与净比特率或有用比特率相等。
例如:卷积码的典型编码率可以为1/2、2/3、3/4等,对应每一个、二个、三个等比特后插入一个冗余比特。里德-所罗门分组码(RS(204,188))的编码率为188/204,对应每块188字节的有用信息中加入了204-188=16个冗余字节。
一些纠错码没有固定码率——无码率抹除码。
在很多解调芯片中,解码器多使用LDPC解码器(LDPCdecoder)。在datasheet中,会对它标明所支持的code rate,即编码速率,如montage的m88ds3103,其LDPC Decoder支持的code rate有:1/4、1/3、2/5、3/5、1/2、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9和9/10。
编码速率越大,效率越高。当信道质量比较差的时候,需要增加更多的冗余信息来保证接收端能够正确解调信号,更多的冗余信息意味着低的编码速率,最低编码速率是一个码需要增加3个冗余码,即1/4编码。当信道质量好的时候,需要很少的冗余校验位就能解调,就可以提高编码速率了。系统可以根据信道的变化选择合适的编码速率,这样可以使得信道质量好的用户获得更高的速率,提高平均吞吐率。
简单的说,信号的质量和体积取决于两方面:采样率和编码率。 采样率: 自然界的信号是连续的信号,而计算机不能直接处理,要将其“离散化”。举个简单的例子:正弦曲线是连续的,进入计算机后,计算机把连续的曲线按照固定时间间隔一个点把正弦曲线分成了若干个点,这样就可以处理了,这个过程叫采样。显然,分点分得密度越大,曲线就越逼真,这个密度在信号处理中就是采样率。每一个点都要占用存储空间,因此采样率越高体积越大。 编码率: 采样只是处理的第一步。采样之后,还要把采集的数据存储起来。存储是需要空间的,一秒钟的采样数据用多少空间来存储,这就是编码率。 可见,在采样率相同的前提下,编码率越低,体积越小。 但是,采样和编码两个步骤都会造成信号的失真。采样造成信号失真是无法避免的,模拟信号使用计算机处理就必须经过采样。编码实际上就是压缩,例如mp3这样的算法都是有损压缩,扔掉了大部分人耳察觉不带的声波数据,因而体积很小。
在信号编码领域,编码率是一个无单位的比值。它表示的是编码后的数据流中有用(非冗余)数据所占总编码数据的比例。而在视频和数字通信系统等领域,码率则常常被称为比特率或信息速率。码率被定义为每秒传送的信息量。编码率可以衡量净比特率在总比特率中所占的比重,两个名词具有不同的意义。
比特率是指每秒传送的比特(bit)数。单位为bps(Bit Per Second),比特率越高,传送数据速度越快。声音中的比特率是指将模拟声音信号转换成数字声音信号后,单位时间内的二进制数据量,是间接衡量音频质量的一个指标。 视频中的比特率(码率)原理与声音中的相同,都是指由模拟信号转换为数字信号后,单位时间内的二进制数据量。
比特率和码元速率之间的关系为:
其中,为码元个数。