[科普中国]-相关编码

背景

1963年，Adam Lender指出，在带宽为W赫兹且无码间串扰时，理论上每秒可以传输2W个码元，而且不需要无限陡峭滤波器。他采用了一项双二进制信号的技术，也可以称为相关编码或部分响应信号。双二进制信号的基本思想是在数据流中人为地引入一些可控制的码间串扰，而不是试图彻底消除码间串扰。Lender指出，通过在脉冲间引入相关的干扰，改变检测的方法，实际上就可以在接收端消除干扰，从而获得单位赫兹的理想码元速率，即2码元/s·Hz，而这在以前被认为是不可能实现的。2

原理相关编码的原理简单明了。第一个帧被发送出去，并存储在接收方的缓冲区中，接着发送方将第二个帧与第一个帧比较，对差别进行编码，并以帧格式发送出去。接收方收到这个帧，把差别应用到它原有的那个帧上，从而产生发送方的第二个帧，然后它把第二个帧存储在缓冲区，继续该过程，不断产生新的帧。3

技术相关编码技术由两部分组成。核心部分是用相关滤波器对普通多电平脉冲序列(代表多元信息序列)进行频谱压缩；另一部分是预编码，这是为了使接收时方便而设置的。4

相关编码包括两个关键功能操作，相关滤波和数字预编码。相关滤波引入可控制的码间干扰，产生一个脉冲串，具有数量增加的幅度电平和一个相关的幅度序列。由于相关符号不是独立的，奈奎斯特信号速率限制不能应用，因此需要更高的信号速率。在波形再生之前的消息序列的数字预编码，方便了消息从相关滤波的脉冲序列中得以恢复。5

1、相关滤波器

相关滤波器分为第一类相关滤波器和第二类滤波器。第一类滤波器是由一个延时时间为两个波形宽度的延时部件及一个相减器组成。通过这个简单的结构，使输出序列中注入了输入序列前后信息间的相关性，它的效果是使输出序列的频谱相对于输入序列发生了极有意义的变化。第二类相关滤波器的延时部件的延时时间为一个波形宽度，第一类相关滤波器的相减器这里变成为相加器。4

2、预编码

根据预编码所使用的预编码矩阵集合的特点，可以将预编码分类为非码本方式的预编码和基于码本的预编码。所谓码本，是指有限个预编码矩阵所构成的集合，基于码本的预编码中，可用的预编码矩阵只能从码本中选取。而非码本方式的预编码中，并不对可选用的预编码矩阵的个数进行限制，因此预编码矩阵可以是任何符合设计规则与应用条件限制的矩阵，而并不限于取自某个特定的码本。