一文弄懂信源编码是什么

信源编码是一种以提高通信有效性为目的而对信源符号进行的变换，或者说为了减少或消除信源利余度而进行的信源符号变换。具体说，就是针对信源输出符号序列的统计特性来寻找某种方法，把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，使后者的各码元所载荷的平均信息量最大，同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。

信源编码的目的是为了减少或是消除数据的冗余。在保证通信质量的前提下，尽最大的效果，通过对信源的压缩，从而提高通信时的有效性。

为减小信源冗余度而对信源符号进行变换的方法。根据信源性质分类，有信源统计特性已知或未知、无失真或限失真、无记忆或有记忆信源的编码;按编码方法分类，有分组码或非分组码、等长码或变长码等。最常见的是信源统计特性已知的离散、平稳、无失真信源编码。主要方法有：①统计编码，如仙农码、费诺码、赫夫曼码、算术码等。②预测编码。③变换编码，以及上述方法的组合（混合编码）。对于信源统计特性未知的信源编码称为通用编码。衡量信源编码的主要指标是压缩比。在无失真编码中，压缩的极限是编码的平均码表等于信源的符号熵。在限失真编码中，冗余度的压缩极限与平均失真的关系服从信源的信息率失真R（D）函数。在工程应用中则是在压缩比，平均失真和工程实现之间寻求折中。

数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。所以通过信道编码这一环节，对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。误码的处理技术有纠错、交织、线性内插等。

提高数据传输效率，降低误码率是信道编码的任务。信道编码的本质是增加通信的可靠性。但信道编码会使有用的信息数据传输减少，信道编码的过程是在源数据码流中加插一些码元，从而达到在接收端进行判错和纠错的目的，这就是我们常常说的开销。这就好象我们运送一批玻璃杯一样，为了保证运送途中不出现打烂玻璃杯的情况，我们通常都用一些泡沫或海棉等物将玻璃杯包装起来，这种包装使玻璃杯所占的容积变大，原来一部车能装5000各玻璃杯的，包装后就只能装4000个了，显然包装的代价使运送玻璃杯的有效个数减少了。同样，在带宽固定的信道中，总的传送码率也是固定的，由于信道编码增加了数据量，其结果只能是以降低传送有用信息码率为代价了。将有用比特数除以总比特数就等于编码效率了，不同的编码方式，其编码效率有所不同。

基于层次树的集分割（SPIHT）信源编码方法是基于EZW而改进的算法，它是有效利用了图像小波分解后的多分辨率特性，根据重要性生成比特流的一个渐进式编码。这种编码方法，编码器能够在任意位置终止编码，因此能够精确实现一定目标速率或目标失真度。同样，对于给定的比特流，解码器可以在任意位置停止解码，而仍然能够恢复由截断的比特流编码的图像。而实现这一优越性能并不需要事先的训练和预存表或码本，也不需要任何关于图像源的先验知识。

数字电视中常用的纠错编码，通常采用两次附加纠错码的前向纠错（FEC）编码。RS编码属于第一个FEC，188字节后附加16字节RS码，构成（204，188）RS码，这也可以称为外编码。第二个附加纠错码的FEC一般采用卷积编码，又称为内编码。外编码和内编码结合一起，称之为级联编码。级联编码后得到的数据流再按规定的调制方式对载频进行调制。

前向纠错码（FEC）的码字是具有一定纠错能力的码型，它在接收端解码后，不仅可以发现错误，而且能够判断错误码元所在的位置，并自动纠错。这种纠错码信息不需要储存，不需要反馈，实时性好。所以在广播系统（单向传输系统）都采用这种信道编码方式。以下是纠错码的各种类型：

既然信源编码的基本目的是提高码字序列中码元的平均信息量，那么，一切旨在减少剩余度而对信源输出符号序列所施行的变换或处理，都可以在这种意义下归入信源编码的范畴，例如过滤、预测、域变换和数据压缩等。当然，这些都是广义的信源编码。

一般来说，减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号平均信息量的基本途径有两个：①使序列中的各个符号尽可能地互相独立；②使序列中各个符号的出现概率尽可能地相等。前者称为解除相关性，后者称为概率均匀化。

第三代移动通信中的信源编码包括语音压缩编码、各类图像压缩编码及多媒体数据压缩编码。

信道编码的种类主要包括：线性分组码、卷积码、级联码、Turbo码和LDPC码。其中分组码又分为：汉明码，格雷码，循环码（BCH码，RS码，CRC循环冗余校验码。值得说明的是：二进制码中两个码字间的汉明距离（或者简单距离），就是码字中的不同数字的数量。比如：d（0，l）=l，d（001，011）= 1，d（000，111） =3，d（111，111） = 0。