编码技术论文十篇

编码技术论文篇1

1.1网络编码的基本原理

网络编码较为全面的定义了网络结点输入和输出的关系，中间结点一旦具备编码条件，那么中间结点就会对其所接受到的数据按照相应的方式进行编码方面的处理。当编码的数据被逐渐的传送到后续结点之后，后续结点可以进行编码，也可以不进行编码，如果有需要还要进行编码的话，这时就要对接到的信息按照之前的方式再进行一次编码，然后传输，经过不断的反复编码传输，最终就会实现所有的编码信息都能够到达目的结点。最后一步工作就是目的结点通过对信息进行译码之后，就可以得到最初结点所发出的基本信息了。

1.2网络编码的构造方法

在对网络编码的研究当中最主要的一个问题就是结点要根据哪种方式对所接受的数据分组进行编码组合。从目前的研究来看，学者从不同的角度对网络编码的构造方法进行了相应的分析探讨，比如说采用的编码系数选择方式，分组编码操作方式等方面，其具体的表现是根据编码结点分组进行编码操作的方式，其中线性网络编码主要表现是结点对所接受的数据分组实行的是线性编码组合型操作，不然编码的工程就会变为非线性网络编码。我们根据编码系数的选择方式，把网络编码构造的方法分为两种，一种是确定性网络编码，另一种是随机网络编码。这两种编码都有一定的好处，但是确定性网络编码构造方法的编码系数是根据某一种算法进行确定的，而随机网络编码中编码系数是从伽罗符号中随机进行选择的，因此随机网络编码构造方法在整个的网络编码系数选择中占据着灵活性的地位，这也是随机网络编码构造方法的特点。我们根据编码在网络系统中的具体实现过程，将网络编码分为了两种编码形式，一种是集中式网络编码，另一种是分布式网络编码。集中式网络编码是在编码的过程当中需要了解全局的网络拓扑，根据全局网络的情况来分配相应的编码系数，这一编码形式并不适合拓扑变换较大的无线网络。分布式网络编码仅仅需要了解网络当中一部分拓扑信息就可以进行相应的编码操作，而且分布式网络编码还具有较为良好的应用性能。

1.3网络编码应用网络数据传送的研究

网络编码是一种编码和路由信息交换的技术，在传统道德路由方法基础上，通过对接收的多个分组进行相应的编码信息融合，以达到增加单次传输信息量的作用，从而提高网络的整体性能。网络编码最开始提出时是因为多播技术，网络编码最初是为了提高网络多播的数据速率，而随着网络研究的不断深入，使得网络编码在其他的领域也逐渐有了优势，比如说提高网络带宽的利用率，从总体而言，对网络编码的应用在很大程度上提高了网络的实际吞吐量，进一步的减少了数据分组的传输量，也在一定程度上降低了数据传送的功耗，由此我们看出网络编码为网络的数据传送性能的改善提供了新的途径。

1.4基于网络编码的数据传送技术研究趋势

随着基于网络编码的数据通信技术研究的不断深入，出现了很多新的理论，但是网络编码所面临的问题也随之增多，尤其是网络编码的网络数据传送技术问题，虽然经过近几年的研究取得了一定的进展。但是仍然面临着许多难题需要我们去逐一解决。

1）网络编码复杂度得到降低。

现阶段最主要的一个问题就是怎样在提高网络编码效率的同时降低网络编码的复杂程度。这会涉及到网络编码的相应网络开销，这也是作为网络编码性能评价的内容之一，还有就是在网络编码实用化的过程当中，逐渐控制网络编码的复杂程度，减少网络编码需要的额外的计算量，从而降低系统的实施成本。这对于网络部署以及应用网络编码都具有非常重要的意义。

2）数据传送可靠性研究。

保证网络性能的一个主要方面就是提高网络数据传送的可靠性，现阶段对网络数据传输可靠性的网络编码研究主要是根据多径路由展开的，这也在一定程度上对网络编码中的数据传输提供了可靠性。因此在多跳动态的网络环境当中，分析研究提高网络编码数据传送的可靠性具有很高的现实意义。

2基于网络编码的数据通信技术的相应解决方案

1）在对网络编码的网络协议结构研究当中

其出发点主要向三个方面集中：一是较为系统的分析网络编码在各个协议层与现有协议相结合的参数，其目的是为了让应用网络编码提高网络的系统整体性能；二是设计相应的对应网络性能指标的线性规划模型，以便求解出线性规划模型的最有设定；三是提高各个协议层之间的信息反馈机制来实现参数的实时调整。

2）在对网络编码时延约束控制的研究当中

针对数据在网络中各个结点频繁的参与编码和解码的操作，使得数据编码时延逐渐成为了网络数据传送累积时延的主体，基于此种情况，我们在网络编码的实际应用当中，提出了基于数据传送时延约束的网络编码模型，这一模型的出现在较大程度上对传送时延进行了优化的控制；与此同时我们还引入了数据传送信息反馈机制，以此来促进数据在网络结点中的及时有效传送。

3结束语

编码技术论文篇2

关键词：高速公路，视频传输联网，压缩编码，关键技术

 

在科技迅猛发展的今天，代表交通行业先进生产力的高速公路监控系统采用将传统视频模拟信号经过抽样、量化和编码成二进制数字信号，然后进行各种功能的处理、传输、存贮和记录的数字视频技术的方式处理信息相对于传统的模拟方式来说具有较大的优势及较高的性价比。也就是实现了高速公路省域数字联网监控系统，但与此相关的如何在较窄的带宽上进行视频的可靠传输，又成为必须解决的问题。数字化的视频不经过压缩则占用的带宽太宽。

一、压缩编码技术的发展

视频压缩编码的理论基础是信息论。科技论文。压缩就是从时域、空域两方面去除冗余信息。压缩编码的目的就是要以尽量少的比特数表征图像，同时保持复原图像的质量，使它符合特定应用场合的要求。不同的图像编码技术的研究一直遵循着两条主线索不断的展开，一是对图像信源特性的不断认识:二是对人类视觉系统的不断认识。对两方面的不断深入研究，都推动着图像编码技术的进步。经过十多年的发展，图像编码技术经历了两代历程，即考虑图像信源统计特性的第一代图像编码技术和考虑人眼视觉特性及图像传递景物特征的第二代图像编码技术。

第一代图像编码技术以信息论和数字信号处理为理论基础，以Shannon的编码理论为指导的，充分利用了图像空域时域的相关性进行压缩编码，目的是去除图像信源数据中的相关性(数据冗余)。常见的有嫡编码、预测编码、变换编码和矢量编码等技术等已成为这类图像编码技术中的较成熟的经典技术。它们已被现行图像压缩编码标准所广泛采用。

第二代图像编码技术在利用人眼视觉特性及图像传递景物特征的基础上，结合了模式识别和计算机图像学的方法。它突破了信息论的框架，充分利用人的视觉心理特性和图像的各种特征对图像进行编码，可以获得很高的压缩比。近几年出现的小波变换和神经网络等新的编码方法已受到人们的高度关注。它们的最大特点就是引入了新的数学工具和理论，如小波理论、分形几何理论、神经网络理论和计算机视觉理论等。科技论文。新一代的图像编码技术主要有分形图像编码、基于神经网络(NN)的图像编码、模型编码和小波图像编码。

二、压缩编码的标准

国际上有很多图像压缩标准，目前比较流行的三类视频编码标准，主要用于会议电视的H.261/263标准，用于运动图像的M-JPEG标准和MPEG系列标准。其中MPEG是国际标准化组织ISO/IEC下的一个制定动态视频压缩编码标准，它为视频压缩编码技术的实用化作出了巨大贡献。MPEG又包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4三个正式国际标准。我们知道，衡量一种压缩技术的好坏的三个重要的指标如下:

1、压缩比要大。即压缩前后所需的信息存储量之比要大;

2、实现压缩的算法要简单，压缩、解压缩速度要快，尽可能做到实时压缩解:

3、恢复效果要好，要尽可能地恢复原始数据。

所以根据实际需求和应用才能准确衡量一个压缩技术的好坏。通过比较可以得出，适于高速公路远程图像监控的主要是MPEG系列。MPEG1主要应用于码率为1.2~2Mb/s的图像压缩，根据一些实践经验，其图像传输清晰度不能很好地满足高速公路图像传输的要求。而MPEG-2完全吸收了MPEG1所采用的压缩编码技术，同时性能加以扩展，涵盖了从常规图像到HDTV等非常宽范围内的视频压缩业务。主要应用于码率为4~20Mb/s的高清晰度图像编码，MPEG-2标准由于采用了帧内和帧间压缩方法，简单地讲是对每一幅图像，称之为帧，进行即用一定的算法对帧自身、以及相邻两帧之间的冗余部分进行去除。从而避免了将已有的信息再次传递给接收端，从而提高了压缩效率，降低了传输所需的网络带宽。另外采用MPEG-4压缩算法其实也是一个不错的选择，但是当前基于这种算法的都是软件的解决方案，没有适合的硬件压缩芯片，市场上暂时没有单机的图像传输编解码器，还有待进一步的发展完善。所以尽管对运动图像不断有新的压缩标准出现，但MPEG-2标准的优势在实用化方面己远远走在前面。综上可知目前MPEG-2图像压缩标准在图像质量和图像应用领域具有很大的优势。

三、视频编解码器

（一）视频编解码器结构

视频编解码器主要完成视频图像的编解码工作，用于实现为远端监控现场的视频图像的远程传输，并通过现有通信系统接口及通道对视频的编解码参数进行控制的设备。视频编码器为远端监控现场使用的视频压缩传输设备，视频解码器为监控中心使用的视频解压缩设备。科技论文。根据视频数字输出接口形式的不同，视频编解码器大致可以分为:NXEI接口和IP接口2种。

1、NXE1接口视频编解码器

这种视频编码器结构主要包括A/D转换模块、视频压缩模块、复用电路及多El反向复用电路。外部输入的模拟视频信号通过BNC接口接入A/D转换模块，将模拟视频信号转换成非压缩的视频数据。视频压缩模块将这些非压缩的视频数据，以M-JPEG或MPEG-2方式进行编码压缩，同时对语音信号进行编码。编码压缩后的数字图像信号、语音信号以及通过数据口接入的RS485控制信号和其他异步数据通过复用电路复用，然后再通过多E1反向复用电路复接到l-8个2M的E1接口上进行传输。

视频解码器结构主要包括D/A转换模块、视频解压缩模块和分接电路及多E1反向复用电路。对数据的处理过程为视频编码器的逆向处理。多E1反向复用电路从多个2M的E1接口上接收数据并进行分解，复原出数字图像信号、语音信号和数据，并以M-JPEG或MPEG-2的相应方式对数字图像信号进行解压缩，还原出模拟图像并输出。

采用多El传输方式可以充分利用己有SDH通信网的资源，灵活分配带宽，用户可根据网络资源和对图像的要求任意分配N个E1。一般情况下每路图像使用3-4个El即可，最多使用4个E1也就够了。由于El是SDH的标准接口，所以，在SDH通信体制下，使用简单、方便。

2、IP接口视频编解码器

IP接口视频编解码器在编码方式和内部结构上和NXEI接口视频编解码器基本相同，其差异主要是视频数据输入、输出接口。IP接口视频编解码器视频数据输入、输出接口采用10M以太网接口，满足TCP/IP协议。其最大视频带宽为8M，另外2M用于传输语音和数据。

(二)编、解码器之间互联

编、解码器之间互联既可通过E1接口，也可以通过10/100M以太网接口。这取决于通信系统所能提供的接口和所选用的编解码器的数字接口。互连方式一般采用编解码器一一对应的方式。在实际的应用过程中，数字图像所占用的带宽取决于对图像质量的要求。由于高速公路的图像主要是高速运行的汽车，为保证图像的连续性，防止拖尾和“马塞克”现象。数字图像所占用的带宽一般为6-8M.对采用NXEI接口编解码器，需要3-4个E1接口互连。对采用10M带宽的IP接口编解码器来说，1个IP接口只能传输一幅图像。

参考文献：

[1] 路林吉,吕新荣. 数字图像监控技术讲座 第一讲 概述[J]电子技术, 2001,(07) .

[2] 宋成柏. 港口视频监控系统解决方案探讨[J]中国港口, 2002,(07) .

编码技术论文篇3

中国空空导弹研究院高级工程师华兴初认为，这些难题是方块中文字独有的、不可避免的固有技术问题，不必大惊小怪。凭中国现有技术水平，解决以上问题并无难度可言，是人们思想上千百年根深蒂固的“中文难”的阴霾，影响、阻碍了中文信息处理技术前进的步伐。

退休后的华兴初倾全力于解决中文信息处理难题上，经十余年艰苦努力，他在错综复杂的矛盾中，终于得出了中文信息处理技术的主要矛盾是民族化、大众化、规范化、国际化，而解决“四化”问题的关键在于编码的结论。也就是说，中文信息处理技术所有问题都可以归结为“四化”问题，而四个化的问题都可以用编码来解决，编码是所有矛盾的主要方面。根据这一理论，华兴初创造出了一种独特的汉字键盘输入法，并以“汉字表征码、编码方法与键盘”为名申报了国家发明专利，并获专利技术交易会特别金奖。可以预期，这项崭新的技术，将以其独特的理论、卓越的性能，开启中文信息处理的全新时代。

背景复杂 要求高远

经华兴初研究发现，中文信息处理一直存在六个问题：第一，中文信息处理没有民族特色，汉字还原率低，加上人们忽视汉字的排序功能，使得中文难学不仅得不到缓解，反而又增加了汉字信息处理难题。把用于教人识字的汉语拼音用来进行汉字信息处理的做法，没有产生预期的对汉语基础教育事业的发展及汉语走向世界的促进作用，全世界只有很少的人能掌握汉语拼音。

第二，中文信息处理技术的难度大，门槛高，别说是小孩，就连大学生也不能普遍接受，而至于外国人，那就更无可适从了。中文信息处理技术及其产品基本上只占领了国内一些具有汉语拼音条件的地方、单位与部门，国内市场正是因其自身的原因受到了限制，手机芯片知识产权92%在外国企业手中。国际市场更难拓展，中文的信息处理技术产业自然也就无力继续对国民经济形成明显的拉动作用。

第三，到目前为止，几千个有关中文信息处理的专利个个远离“四化”，中文计算机输入技术仍然处于低级无序状态，无法统一规范，直接阻碍了我国语言文字工作的信息化以及中文信息处理领域一切工作的规范化进程。

第四，汉字信息压缩技术还没有使中文信息的输出问题彻底解决，看不到中文字能像英文那样随意进、出电脑的可能性。这一问题的存在严重地制约着整个中文信息处理技术向现代化、国际化前进的步伐。

第五，英文不需专门建个字库，可我们却是建不完的字库，说明中文信息处理落后到何等地步。

第六，中文信息处理技术从无到有，一直处于探索之中，理论的缺失和错误是产生各种问题的主因，纯技术的“万码奔腾”式的研究方法反而使问题的解决离“四化”越来越远，主要理论错误是：

1.中文信息处理技术定位不当，人们没有认清它必须与语言文字学和计算机工程学既密切结合却又互相区别的特点及必须赋于面向全球大众的特点，使中文信息处理技术始终远离全球最大的用户群。

2.盲目渲染汉字的笔画，不能历史地、客观地、辩证地、科学地认识部件，把笔画和部件在中文信息处理技术中的地位完全搞了个颠倒。

3.对编码的重要性没有认识，使中文信息处理技术长期走弯路，出现技术倒退。

4.对中文信息处理这样一个错综复杂的系统工程，不用解决系统工程的办法分析与解决所遇到的问题，讳疾忌医，对创新理论与技术叶公好龙，甚至错误打压。阻碍和延误了中文信息处理技术的发展进程约20年的大好时光。

5.滥用智能技术有损中华文化的神圣与尊严，有碍中国国际地位的提升。

技术先进 方法简单

中文信息处理与汉字表征码从理论上和技术上科学、辩证地彻底解决了长期以来困扰中文信息处理领域的诸多弊端与问题。

首先，“表征码”把中文的部件按外形特征分类。它们绝大多数与我们天天见面因而是为人熟知的600多个部件，使人能在浩如烟海的数十万个汉字中见了任何一个字都不陌生，有利于降低学习难度，提高学习兴趣。

其次，“表征码”又把部件分成26个类型，并与26个键盘字母在音、形、义三方面相符。使中文信息处理达到了犹如英文一样的优异性能。因方块字出现的各种问题就此顺理成章地迎刃而解。

这样的汉字信息输入技术使中文信息处理变得只要像英文要背26个大、小写字母那样理解、背熟26个表征符就能让世界上每个大约9岁以上视力、智力正常的人都能学会进行中文信息处理，如同不懂英文的人打英文字母一样。

中文信息处理有重码字，怎么能说中文赶超英文？因为中文信息处理码长只取4位，而英文单词一半以上在8个字母以上。消灭重码，并不很难，无必要盲目追求，只要满足信息处理质量的需要即可。

为了提高信息处理质量，表征码的键盘输入技术，只要几条一听就懂的规则，就能达到见字就查字典，见字就敲键盘进行中文信息处理的效果。

功能卓著 涵盖极广

值得一提的是，中文信息处理与汉字表征码在众多方面都能体现出超越性的功能，以及极度完美的技术链接。首先，“表征码”具备中文排序和信息处理两大功能，而且都超过英文，足以扛起中文走向世界的重任。其次，“表征码”将部件形状、部件外形特征符号（表征符）、键盘字母三者在音、形、义三方面直接进行对应，使汉字能够见字直接翻字典；见字直接敲键盘进行中文信息处理，速度远比英文快；见字就能正确地、迅速地确定任一个汉字在规范化的字库，以及计算机内部码表中的位置。最后，中文信息处理技术的核心是民族化，而民族化的核心是编码、编码的核心是汉字的部件、部件的核心是它们的外形特征。这五个核心环环相扣，就能确保汉字表征码成为名副其实的民族化、大众化、规范化、国际化的编码，是真正属于汉字自已的编码。汉字表征码技术能确保中文信息处理能够涵盖古、今、中、外、繁、简所有汉字；所有视力、智力正常的人都能学会并掌握；涵盖所有汉字信息的应用与管理领域；尚未发现以往所有汉字编码存在的缺点。

影响深远 意义重大

编码技术论文篇4

摘要 随着科技的进步，计算机水平不断提高，目前利用计算机软件对比赛视频进行技战术统计分析已经在体育领域广泛运用。本研究在前人研究基础上，运用Sportstec分析软件并结合计算机科学的相关内容，构建Sportstec篮球技战术视频统计系统，介绍Sportstec分析软件编码窗口的创建，为教练员创新训练方法、提高训练效果提供数据参考和理论支持。

关键词 Sportstec分析软件 统计指标 编码窗口

一、研究方法

（一）影视资料法

收集大量篮球比赛录像及相关资料，赛后对比赛录像反复观摩学习了解篮球运动项目特点。

（二）文献资料法

在本文研究过程中，根据研究目的和课题研究需要，查阅了中国学术期刊全文数据库、万方学位论文数据库、维普中文科技期刊以及中国体育核心期刊等与本研究相关的论文资料；查阅篮球技战术、训练理论、Sportstec相关硕士、博士学位论文；查阅科研方法、影视学、计算机理论、体育理论以及软件大全等方面的著作文献，为本研究提供理论依据。

（三）逻辑分析法

通过文献资料查阅研究、数据分析等手段收集相关内容，以逻辑的形式表现出来，从对象的、纯粹的、概括的状态上考察发展的必然性，在揭示其内部逻辑的基础上再现其发展，从而总结出具有规律性的认知与启示。

二、研究目的与意义

（一）学习并掌握sportstec的相关知识并运用此软件进行实战练习，本文从sportstec分析软件的指标体系建立与编码窗口的创建两个出发点进行简单的阐述。

（二）运用Sportstec分析软件建立篮球项目比赛视频资料数据库，为收集、整理、查阅重要比赛视频资料提供了基础。

（三）运用Sportstec分析软件对对手的技战术分析，能快速准确归纳出对手的常规战术、主要得分点、主要得分队员以及该队伍的薄弱点，并及时有效反馈给教练员，从而制定出针对该对手的技战术，为取得比赛胜利奠定了基础。

三、结果与分析

（一）Sprotstec篮球视频技战术统计指标体系

统计指标体系是根据统计任务的需要，能够全面反映统计对象数量特征和数量关系，互相联系的一套指标。不同的统计指标所反映的内容不同，根据其内容的不同统计指标可分为基础指标和特征指标。基础指标是反映总体基本状况的指标，由总量指标和相对指标构成[1]。Sprotstec篮球视频技战术统计指标体系要具有科学性、可操作性、全面系统性等原则，技战术统计指标体系要能够真实、准确、客观地反映出篮球技战术统计的本质，查阅相关文献资料得知，关于篮球技战术统计指标体系的论文并不是很多，对于统计指标体系的构建也不是很明确，分类不清晰，为此，本文将以评价的目的为依据，以评价的对象为出发点，构建一个符合本课题的篮球技战术统计指标。

构造一个统计指标体系，就是要构造一个系统，而系统的构造一般包括系统元素的配置和系统结构的安排两方面。在统计指标体系这一系统中，每单个指标都是系统元素，而各指标之间的相互关系则是系统结构[2]。因此，Sprotstec篮球视频技战术统计指标体系的构造分为指标体系的设计（即系统结构的安排）以及指标的设计（即元素配置）。

图1篮球视频技战术统计指标体系结构图

1．Sprotstec篮球视频技战术统计指标的特征

（1）质的规定性

Sprotstec篮球视频技战术指标具有反应篮球技战术某一方面或几个方面特征及其内容的属性，且每一类统计指标都具有相同或者相近的表现属性，比如得分、助攻、三分球、抢断、进攻等均表示技战术中个人技术能力表现的不同类型。但是每个不同的技术在质的规定上具有相同或者相近的功能，因此每个技术统计指标所反映的内容基本相同或者相近但是不同的指标反应的技术内容具有不同的规定性[3]。

（2）同质可量性

没有质的规定性不能称其为Sprotstec篮球视频技战术的统计指标，但是即使有了质的规定性而不能用数字来表示也不能成为统计指标。一些抽象的概念难以直接量化，如“战术”等[3]。

（二）Sprotstec分析软件篮球编码窗口的制作

1．Sprotstec分析软件编码窗口的制作

制作编码窗口要具备可操作性强、指标体系全面、精简操作人员等原则，编码窗口使用了启动链接和排外链接，用最少的点击次数完成更多的指标统计工作，不同项目甚至操作人员的制作思路不同都决定着编码窗口的版面设计，因此，制作一个适合篮球项目的战术板需要操作人员熟练掌握该系统，制作出符合自己风格的编码窗口。

编码窗口有Sprotstec分析软件的“眼睛”之称，编码窗口是战术板的最小单位，其内设有编码、文本、标题、启动链接、编码窗口惯用准备和滞后时间等功能，如何制作一个适合自己风格的编码窗口？我们以江苏女篮队员龚俪的抢断为例制作一个最简单的编码窗口。

（1）编码窗口的创建

打开Sprotstec分析软件点击文件新建编码窗口，编码窗口具有链接、按钮设置、编辑、编码、录制、清除等功能按钮。其中按钮是创建编辑按钮的工具，根据实际情况来设置编辑按钮。

（2）标签的设置

队员的姓名或号码是统计的主题，将其设置为编码标签。为了适应篮球项目攻守转换快等特点，将惯用准备时间和滞后时间都设置为2秒，将编码标题选择放置，这样在编码窗口上就显示了此按钮。字体大小、颜色、常用健等都可以根据个人风格来设置。虽然与Dartfish技战术分析软件有诸多相似，但是Sprotstec软件更加细致、专业。

一个标签的设置只能实现一个或几个指标的运作，操作人员在熟练掌握该技能的前提下可以根据教练员的需求来编排多个标签于战术板上，能够根据场上比赛形势的发展显示需要的技战术，为教练员掌握比赛节奏、发挥本队的技战术特点以及遏制对手起到了重要作用[6]。

（3）战术板的指标组成

根据教练员的需求，设置需要的指标。凯尔特人队的指标分两部分组成，第一部分是本队的个人技术能力如全队的进攻、（1、2、3、4、5号位）的进攻能力、防守、投篮、2分球和三分球的成功与失败、进攻篮板、防守篮板、主攻、抢断、盖帽、失误、犯规等指标组成；第二部分是客队的个人能力如全队的进攻、（1、2、3、4、5号位）的进攻能力、防守、投篮、2分球和三分球的成功与失败、进攻篮板、防守篮板、主攻、抢断、盖帽、失误、犯规等指标组成。

2．Sprotstec分析软件的功能

（1）视频剪切与重组根据需求进行视频重组，可以方便地进行视频片段组合、切换、合成、转换格式、刻录DVD等功能更直观。

（2）将战术图插入战术视频中根据需求，将需要的战术图加入录像中动静结合，易于战术讲解。

（3）录像重叠播放技术相同战术片段叠加同时播放更精细的战术、技术的对比，可以方便地进行录像片段查询、检索、回放；录像回放可以精确进行控制，可以实现慢放、停帧、回放、步进等功能。

（4）个人数据库计划选择要研究的特定球员活特定球队，制作其个人能力（如突破、跑位、进攻能力、得分点等）或战术特点，监测比赛对手状态，发现对方漏洞，并分类制作影像资料，衡量对方压力，有目标性地研究并掌握此特定球员或特定球队。

（5）可以现场进行录像实时标注分析和后期标注分析；结合场地图，便于对球类项目进行精确标记。

（6）战术板灵活简便，便于现场及赛后进行操作；能够进行数据统计，数据完整可靠。

（7）中文界面和帮助，以及多国语言操作菜单。

（8）灵活强大的编程功能，可以自行编制统计程序，实现教练和队伍训练比赛的任何要求（可以使用独有的编程语言（类似于C++，BASIC）对编辑窗口内的按钮和标签进行编程）。

（9）设计比赛战略战术，协助执行既定方针，发现和强化特定运动技能，检验团队配合的有效性和灵活性。

四、小结

制作战术板要具备可操作性强、指标体系全面、精简操作人员等原则，用最少的点击次数完成更多的指标统计工作，不同项目甚至操作人员的制作思路不同都决定着战术板的版面设计，因此，制作一个适合篮球项目的战术板需要操作人员熟练掌握该系统，制作出符合自己风格的战术板。Sprotstec篮球视频技战术统计指标体系要具有科学性、可操作性、全面系统性等原则，技战术统计指标体系要能够真实、准确、客观地反映出篮球技战术统计的本质，因此指标体系的构建显得尤为重要。Sprotstec分析软件对篮球项目的日常训练、赛前指导、赛后总结等起着积极的作用，运用sportstec软件分析，可以让教练员更直观的进行战术安排，让队员更容易找出自己的不足，在很大程度上给球队在训练竞赛中带来帮助。

参考文献：

[1] 百度百科.统计指标体系词汇描述[J].

[2] 苏为华.论统计指标体系的构造方法[J].统计研究.1995(2):63-66.

[3] 贺亮.中国房地产住宅市场统计指标体系研究[D].南京农业大学.2008.

[4] 赵传杰,刘颖华等.击剑比赛视频数据库管理系统的结构与应用[J].上海体育学报.2006.30(6):56-59.

[5] 王勇,张宏杰.基于NET平台下篮球比赛技战术统计与分析系统的研发[J].上海体育学院学报.第33卷第6期.

[6] 王明波.基于sportscode软件手球技战术视频统计系统的构建与应用[D].河北师范大学.2010.

编码技术论文篇5

关键词：无限网络；网络编码；信息

中图分类号：TP393 文献标识码：A

1 网络编码技术特点

传统网络传输数据需要通过路由器，即在传输数据的过程中，借助路由器对数据进行处理，依照数据目标地址向不同链路发送数据。因为在数据的协调安排上不能统一，因此很多数据包可能在一条链路上堆积，这就必须排队等候处理，因而在传输数据的速度以及传输效率上网络就会受到巨大的影响。网络编码技术的应用始于2000年，其出现有效解决了上述问题。当数据同时到达路由器时，通过网络编码技术能够同时发出数据，而不至数据在链路中发生拥塞，进一步推进了网络传输速度的发展。

2 网络编码技的应用

2.1 概念分析。从本质上分析网络编码器是一种信息交换技术，其融合了编码以及路由技术，其核心是对信号的处理，将每个网络节点中的受到的信号进行线性处理或非线性处理，并将处理后的信息想下游节点发送，在该技术中中间节点起到了信号处理以及编码的作用。

2.2 技术优势。由于网络编码技术集合了编码技术以及路由技术，因而网络节点不单单起到了数据的转发储存作用，还可以对数据进行编码，从而使得网络具有了多播容量，通过使用线性网络编码，进一步扩充了网络传输速度。但是该项技术的优势不仅仅有这些，若在无限网络中应用网络编码技术，其优势更为明显。首先广播特性以及不可靠性是无线网络的基本特性，但是这种特性恰恰适合网络编码技术的应用。通过使用网络编码技术，很多传统的技术无法解决的问题便可以迎刃而解。另外由于无线网络具有广播特性，因而在使用网络编码技术时，在相邻节点之间传输数据，则传出点周围的节点都可以接收该数据包。所以，若一个节点对其相邻多个节点的数据包感兴趣，那么可以对数据进行编码，并将编码后的数据包传输到其他相邻的感兴趣的及诶但，从而节约无线网络资源，提高网络传输效率。传统有线网络中大多会使用跨层设计以及路由器等设备改善网络传输效率低的问题，但是网络性能的发展却因此受到的阻碍，而网络编码技术的应用使得这些技术难题迎刃而解，通过使用随机网络编码技术仍旧能够将原始数据恢复，提高了网络的鲁棒性以及容错性。网络编码技术能够有效提高吞吐量，从这方面改善网络性能，并且从实际的应用中也可以证明，对于某些网络吞吐量，网络编码技术能够有效予以提高。很多研究者在研究该技术的同时还会想方设法降低网络复杂性。从而使得网络编码技术能够依照网络的实际动态状况进行调整。

2.3 如何提高无线网络的安全性。网络编码技术除了能够有效提高无线网络数据传输效率，降低传输能耗，其在网络安全性能提升上也取得了巨大的成果。传统的无线网络安全措施大多会使用数字签名以及消息认证码的方式，因此防止恶意删改数据包，确保无线网络安全性。而使用网络编码技术则是通过产生随机编码检测的方式，这种方式相对较为简便，并且根据监测时间以及复杂程度以及通讯控制开销等条件可以对检测概率进行调整。但这种方式仍旧存在很大的不足，即对抗恶意攻击的效果相对较差。无线网络广播重传处理中，多个接收节点中的任意一个节点的丢包都要求源节点重传数据包，需要广播发送较多的重传次数.本文将随机线性网络编码技术应用在无线网络广播重传中，提出一种新颖的广播重传方法（RLNCBR）。该方法中，源节点记录多个接收节点中丢包最多的接收节点丢包数，再按照随机线性网络编码的方法编码组合该丢包数个线性编码包。源节点广播重传，接收节点采用运算编码线性组合的方法获得信息包数据。数学分析表明，该方法能保证所有接收节点的编码可解性，同时重传次数可达到理论最优性。模拟测试结果表明：与传统重传方法相比，RLNCBR有效地减少了信息包的平均传输次数，提高了传输效率。

3 技术发展方向

现有的网络在网络编码技术的推动下发生了革命性的转变，首先在有线网络中网络编码技术用以增加组播容量，而现在网络编码技术则可以用以提高有线网络及无线网络的吞吐量，并且信号传输中能耗更低，在网络中使用网络编码技术无线网络安全性更好、鲁棒性更高。通过网络编码技术还能够对网络协议、网络结构进行更改。但是该技术的应用目前还存在一些问题，由于网络编码技术起步交往，虽然通过该技术数据传输速率以及网络安全性得到了很大的提升，但是其具体实现以及复杂度的降低仍旧是目前的技术难点。目前网络编码方式相对较多，目前常用的包括分布式随机网络编码以及集中式线性网络编码两种方式，但是应用过程中需要考虑的应用问题较多。如何实现网络编码在实际的应用中是极其重要的一点，网络性能可以在网络编码技术的支持下得到很大的提升，但是复杂度也会随之提升，如何在维持原有网络开销的前提下，综合性能以及效率两方面，首先网络编码这将是未来该技术发展的主要方向。

结语

不同于有线网络，无线网络环境较为多变，这就使得网络的稳定性较差，数据在传输过程中容易发生数据的丢失。目前在无线广播网络中对丢失数据常常采用重传的方式进行处理，通常的重传方式主要基于接收方向传送方发送出错信息，通过将出错数据报文传输的方式恢复出错的报文。而网络编码技术则打破了这种方式，虽然还没有应用到实际的通信网络中，但已引起了较大的关注，比如美国军方已经意识到网络编码技术的优势，已经拨款研究网络编码技术在移动自组网（Mobile Ad HocNetwork）中的应用。因此，我们也应当及时跟踪国际上的网络编码技术的发展趋势。同时，结合各种应用深入思考网络所涉及的各种安全技术问题。

参考文献

[1]范明，盂小峰.数据挖掘概念与技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

编码技术论文篇6

关键词：卷积码; 编码器; 现场可编程门阵列; VHDL

中图分类号：

TN9234

文献标识码：A

文章编号：1004373X(2012)05

0065

03

Design of convolution code encoder in mobile communication based on FPGA

XIAO Juan, LIU Qian, XU Zhen

(Institute of Electrical and Electronic Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

Abstract：

Convolution code is an error controlling code with better performance. The principle of convolutional code is introduced and a (2,1,9) convolutional code encoder based on FPGA using VHDL hardware description language is implemented. Then， the simulation results are proposed and verified on the FPGA. Simulation and test results show that the design can achieve the desired design requirements and can be used in actual projects.

Keywords： convolution code; encoder; FPGA; VHDL

收稿日期：20111019

基金项目：湖北省教育厅科技计划项目(Q20111707)

0 引 言

数字信号在有噪声的信道中传输时，由于受到干扰的影响，会发生误码。在设计数字通信系统时，首先应合理设计基带信号，选择调制、解调方式，并采用均衡措施等，使误码率达到指标要求。若仍然不能满足要求时，则必须采用差错控制编码等信道编码技术，使误码率进一步降低［1］。

卷积码是深度空间通信系统和无线通信系统中常用的一种差错控制编码。在编码过程，卷积码充分利用了各码字之间的相关性［2］。卷积码广泛应用于卫星通信，GSM，CDMA数字移动通信等通信系统，对其进行研究具有很大的现实意义。

FPGA是可编程逻辑器件，采用FPGA等新型可编程器件进行数字系统设计，不仅使设计的电子产品达到微型化、高集成化和高可靠性，而且开发周期短、成本低、风险小［3］。本设计采用VHDL语言并选用FPGA设计了一个(2,1,9)卷积码编码器。

1 卷积码编码器原理

卷积码是1955年由Elias等人提出的一种十分常见且有效的前向纠错码(FEC)。卷积码(n,k,N)主要用来纠随机错误，它的码元与前后码元有一定的约束关系。卷积码(n,k,N)将k个信息比特编为n个比特,N为约束长度。即卷积码的当前码元不仅与当前输入的k个信息码元有关,而且还与前面(N-1)个时刻输入的信息码元有关，卷积码的纠错能力不仅与约束长度有关，还与采用的译码方式有关。总之，由于n，k较小，且利用了各组之间的相关性，在同样的码率和设备的复杂性条件下，无论在理论上还是实践上都证明：卷积码的性能至少不比分组码差［4］。

2 卷积码编码器设计

2.1 编码设计原理

卷积码(n,k,N),其一般形式为一个由N段组成的输入移位寄存器，每段有k级;一组n个模2和相加器；一个由n级组成的输出移位寄存器。对应于每段k个比特的输入序列，输出n个比特。整个编码过程可以看成是输入信息序列与由移位寄存器与模2和连接方式所决定的另一个序列的卷积［4］。

本设计的卷积码是(2,1,9)，编码效率是1/2比率，约束长度为9，码发生器函数为：g(1,1)=(111101011),g(1,2)=(101110001)。对于每个输入到编码器的数据比特产生两个编码符号v1和v2,然后依次输出；编码符号v1用发生器函数编码g(1,1)，第一个输出；编码符号v2用发生器函数g(1,2)编码，第二个输出。卷积码编码器初始状态为全“0”状态。随后第一个输出编码符号为发生器函数g(1,1)产生的编码符号。

电路框图如图1所示。

3 卷积码编码器仿真

3.1 功能仿真

仿真前设置输入信息序列Convolutionbitin=“1101001001”，对应时钟为400 ns。图3为(2,1,9)卷积码，码发生器函数是:g0=(111101011),g1=(101110001)的理论编码结果。卷积编码器VHDL功能仿真波形如图4所示。

比较卷积码编码器的理论结果(见图3)和功能仿真图(见图4)，仿真结果与理论计算完全一致。

3.2 时序仿真

在不考虑时延的情况下，对照图4与图5，两者仿真波形一样。从图6可以看出卷积编码器的时延为7.0 ns，这是因为功能仿真不考虑信号时延等因素，而时序仿真则是选择了具体器件并完成布局布线后进行的含定时关系的仿真，所以其仿真更接近真实器件运行特性，因而仿真精度更高。由于不同器件的内部时延不一样，不同的布局，布线方案也会给时延造成很大的影响，因此在设计实现后，有必要对网络和逻辑块进行时延仿真，分析定时关系，估计设计性能［3,5］。

时序仿真后，再进行器件编程和调测。实测结果完全正确,达到了设计要求。

4 结 语

本文阐述了卷积码编码器的工作原理，利用FPGA器件，设计出了(2，1，9)卷积码编码器。仿真及测试结

果表明,达到了预期的设计要求,并用于实际项目中。

参 考 文 献

［1］林舒,科斯特洛.差错控制编码基础和应用［M］.王育民,译.北京:人民邮电出版社,1986.

［2］曹志刚,钱亚生.现代通信原理［M］.北京:清华大学出版社,1992.

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［7］潘松,王国栋.VHDL实用教程［M］.成都：电子科技大学出版社，2001.

［8］丁晓青,王瑞.无线传感器网络数据传输纠错方法的应用［J］.上海大学学报:自然科学版,2010,16(1):1519.

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［10］TAN J, STUBER G L. New SISO decoding algorithms \[J\]. IEEE Trans. Commun., 2003, 51(6): 845848.

作者简介：

肖 娟 女,1975年出生，湖南常宁人，硕士，讲师。主要研究方向为无线通信技术、信号与信息处理。

刘 倩 女,1980年出生，湖北人。主要研究方向为通信工程。

徐 震 男,1974年出生，湖北人，博士，讲师。主要研究方向为无线通信技术。

(上接第64页)

而且所需要的积累次数也不多，能获得很好的信号处理实时性。

参 考 文 献

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［12］孙永军，吕福平.基于小波变换相干积累的微弱信号检测［J］.电子对抗技术，2003,18(5):710.

作者简介：

魏崇毓 教授，博士，硕士研究生导师。主要研究领域为通信与电子系统。

编码技术论文篇7

摘要：针对分布式容错技术的研究，提出了两点关键要求：降低冗余开销、提高节点修复效率。分析目前主流的容错策略： 复制、纠删码、再生码、基于局部可修复码，并认为这些容错策略存在不同程度的缺陷，因此设计出容错能力、计算效率及存储利用率更高的容错策略，仍是未来很长一段时间内值得深入研究的问题。

关键词： 大数据；可靠性；分布式存储；容错技术

Abstract： Two key requirements of fault tolerance technology are proposed in this paper： minimal storage overhead and maximum node recovery performance. Four main strategies for fault tolerance are analyzed： replication， erasure codes， regenerating codes and locally repairable codes. It is considered that these fault tolerance strategies have different defects. Designing a fault tolerance strategy with higher fault tolerance， better computational efficiency and memory utilization will still be a problem needs to be solved in the future.

Key words： big data； reliability； distributed storage； fault tolerance technolog

随着经济全球化的发展和科技改革的推进，网络覆盖面积不断加大，信息交互随之增强，全球数据正在以爆炸式的速度增长。国际数据公司（IDC）报告指出，从2010―2020年全球数据量将有50倍的增长，预测达到40 ZB数量级[1]。同时海量数据对存储系统提出了巨大的挑战，根据统计，数据存储的需求每年的增速在50%～62%之间。大规模分布式存储系统以其海量存储能力、高吞吐量、高可用性和低成本的突出优势成为存储海量数据的有效系统并被广泛使用。当前最主流的分布式系统是开源的Hadoop分布式文件系统（HDFS）[2]，作为GFS[3]的一个开源实现，它被应用于众多大型企业，如Yahoo、Amazon、Facebook、eBay等。

随着分布式存储系统的规模越来越大，为节省成本，存储节点大多采用廉价、可靠性差的设备，这直接导致节点故障越来越频繁。图1给出了Facebook部署的Hadoop集群的日节点失效数。集群共3 000个节点，涉及45 PB数据，平均每天有22个节点失效，最高的日节点失效超过100个[4]。如何有效保障数据可靠性成为了当前分布式存储系统首要关注的问题。

为了提供可靠的存储服务，分布式存储系统通过引入冗余信息来提高系统的容错能力。这种冗余存储的方式能够使系统容忍一定数量的节点故障[5-6]，同时系统还需要一个良好的节点修复机制，在发生故障时能快速有效地修复失效数据，维持系统冗余度。

1 基于复制的容错技术

复制策略是引入冗余最简单的方法，其基本思想是为系统中的每一个数据对象都建立若干个相同的副本，并把这些副本分散存储在不同的节点上，当遇到某个数据损坏或失效而无法正常使用时，可通过访问最近的存储节点来获取与原件完全一致的数据备份，这样只要数据对象还有一个存活副本，分布式存储系统就可以一直正常运行。修复过程也十分简单高效，只要向所有存储副本的节点中最近的节点发出请求、下载并重新存储，即可恢复系统冗余度。复制策略存储方式简单，易于实现，故障修复容易，并且便于扩展。此外，存储的多个副本也可以均摊读文件时的负载，如通过为热点文件配置更高的副本数来支持高效的并发读操作。

但是在节点数量庞大，存储结构复杂的大规模分布式系统中，要实现快速高效的容错技术，必须解决3个问题：副本数量的设置、副本的放置方式和副本的修复策略。

1.1 副本数量设置

设置副本数量一般有两种方式： 一是静态设置，主流的分布式文件系统如HDFS[2]和GFS[3]都是采用3副本固定机制，这种方法操作简单，但灵活性差；二是动态设置副本数量，亚马逊分布式存储系统S3提供用户可以自行设定副本数的功能。另外，文献[7]提出一种动态的容错机制，系统根据数据的访问频率、出错概率、网络状况以及存储时间等动态因素决定副本数，同时动态地删除或添加副本，这种动态机制能大大增加存储空间的利用率、提高数据的获取性能，但动态决策方式会加大系统的处理开销。

1.2 副本放置策略

副本的放置策略不但影响分布式存储系统的容错性能，还关系到副本的存储效率和访问效率。HDFS采用的3副本放置策略，如图2所示[2]。3副本放置策略为：本地放一份，同机架内其他任一节点放一份，不同机架的任一节点放一份。同机架内存放两个副本，可减少机架间的数据传输，方便本地节点对于数据需求时的读取。若本地数据损坏，节点可以从同一机架内的相邻节点获取数据，读取速率快。而数据块存放在两个不同的机架中能避免机架故障导致的数据不可用。同时，为了降低整体的带宽消耗和读取延时，HDFS会尽量让读取程序读取离它最近的副本。如果在读取程序的同一个机架上有一个副本，那么就读取该副本。如果一个HDFS集群跨越多个数据中心，那么客户端也将首先读本地数据中心的副本。

1.3 副本修复策略

容错技术的修复过程事实上就是恢复系统的冗余度，保证其在一定的可接受范围内。实际的存储系统采用的修复策略有两种：一种是“主动”修复策略[8]，一旦检测到一个副本失效立刻创建一个新副本；另一种是基于阈值的“惰性”修复策略，这种策略只有当备份数量小于某个阈值才进行修复，如Total Recall[9]。根据资源的访问频率，可以分为热门资源和冷门资源，热门资源一般采用主动修复，而访问量小的冷门资源则可以采用惰性修复策略，减少修复临时失效等不必要的开销。

2 基于纠删码的容错技术

纠删码起源于通信传输领域，由于其数学特性，被逐渐应用于大规模存储系统中，特别是分布式存储环境，实现数据的冗余保护。相较于复制策略，纠删码技术在相同可靠性条件下可以最小化冗余存储，学术界和工业界已将纠删码广泛应用于分布式文件系统。例如卡耐基梅隆大学研究的DiskReduce[10]、Facebook的HDFS-RAID[11]、谷歌的Colossus[12]、微软的Azure[13]存储系统均采用了纠删码并实现了更经济的可靠性。

2.1 纠删码基本原理

纠删码的基本原理如图3所示，存储原始文件O，首先将其切分成k个数据块，记为O1， O2， …， Ok，然后编码生成n个编码块，记为B1， B2， …， Bn，n>k，最后将这n个编码块按照一定的放置规则分别存储在不同的节点上。编码过程中生成了冗余数据，当系统中有存储节点失效时，只要留下足够的编码块就可以利用这些剩余的编码块恢复出丢失的数据，维持系统的冗余度。若n个编码块中任意k个块即可重构原始文件O，则这种纠删码满足最大距离可分特性（MDS）[14]，在可靠性和冗余的权衡上达到最优，最常用的编码方法是RS码[15]。

2.2基于纠删码的分布式存储模型

在分布式存储系统中，数据分布在多个相互关联的存储节点上，通常情况下，映射生成的编码块需要存储在不同的节点上。图4给出了一种基于纠删码的分布式存储模型[16]，假设系统中含有n个存储节点，其中k个是数据节点，m个是编码节点，即满足n = k + m。k个数据节点存储原始数据块，标记为D0， D1，…， Dk-1；m个编码节点存储编码数据块，标记为C0， C1， …， Cm-1。纠删码算法需要将原始文件切割成k等份后依次存储在k个数据节点中，并将编码生成的m份放入m个编码节点。当存储大文件时，需要对原始文件进行二次切割，即每次从文件中读取指定大小的数据量进行编码，我们将一次编码过程中涉及的原始数据和编码数据称为一个stripe[16]。一个stripe独立地构成一个编码的信息集合，不同stripe之间相互无关。但是，逻辑上的stripe与实际物理节点的对应关系并不是恒定不变的，可以通过stripe的轮转实现数据存储负载均衡。

与复制策略相比，纠删码策略可以有效地降低维持可靠性所需的存储开销，提供令人满意的存储效率[5]。

2.3纠删码技术的缺陷

然而，基于纠删码的容错技术未能在实际的大规模分布式存储系统中真正应用，除了其结构较复制策略复杂外，纠删码本身在数据恢复时存在致命的缺陷。在基于纠删码的分布式存储系统中，当一个节点失效时，为维持系统冗余度，新节点需要首先从k个节点中下载全部数据恢复出原始文件，再重新编码生成失效的数据，这个过程中传输的数据量是失效数据的k倍。当节点在网络中分布较分散时，节点的修复需要消耗大量的网络带宽。这一缺陷在普通分布式系统中已有制约，在大数据环境下，数据量和存储节点在成倍甚至几何级增长时更为明显。同时，需要的下载量太大势必会导致节点修复过程变慢，对于不断发生故障的分布式存储系统来说，节点的修复速率直接影响到系统可靠性。如果修复速率过慢，甚至赶不上节点发生故障的速度，那么系统将无法维持其可靠性。据Facebook在HotStorage’13上的论文指出，纠删码的低效修复已经成为限制其广泛应用的瓶颈所在[4]。

针对纠删码的修复问题，Rodrigues提出了一种混合策略[5]：采用纠删码的同时维护一个副本，从而有效减少修复带宽。然而，这种混合策略节省带宽有限，但存储开销大，同时使得系统设计复杂化。Dimakis创造性地将网络编码应用于分布式存储，提出再生码的概念[17]，显著降低了修复带宽。

3 基于再生码的容错技术

3.1再生码的基本原理

再生码的描述如下：将原始文件编码后存储到n个节点中，每个节点存储大小为α。当一个节点失效时，新节点连接剩余n-1个节点中的d个节点（k≤d≤n-1），从每个节点下载大小为β（β≤α） 的数据进行修复，即修复带宽为γ=d×β。再生码的参数集可表示为{n， k， d， α， β， B}，其平均修复带宽γ小于文件大小B。再生码的编码、再生及重构过程如图5所示。

随着每个节点的存储量的提高，节点修复时需要下载的数据量将降低，通过在信息流图上求最小割界的方法，给出了节点修复带宽消耗的下界曲线，而再生码正是在存储开销α和修复带宽γ的最优曲线上。如图6所示，最优曲线上存在两个极值点，分别代表最优存储效应和最小修复带宽效应，达到这两个极值点的编码称为最小存储再生码（MSR）和最小带宽再生码（MBR），已有一些明确的编码实现[18]。理论上，当d=n-1时，再生码的修复带宽达到最小值。

3.2再生码技术的瓶颈及前景

虽然理论上再生码可以达到最优的存储开销和修复带宽，但由于它依赖于复杂的参数和晦涩难懂的数学理论，其实现方式非常复杂。现有的再生码大多在有限域GF（2w）上进行域元素的多项式运算[18]。计算机处理中，加法较为简单，但乘法和除法却非常复杂，甚至需要借助离散对数运算和查表才能实现。这使得再生码的编解码计算开销大，无法适应存储系统对计算效率的要求。很多研究都表明，设计一种结构简单、计算复杂度低的策略至关重要。文献[19]中分析了3种再生码：随机线性网络码（RL）[20]、精确线性码（EL）[21]和生成矩阵码（PM）[22]。其中，PM码利用一种紧凑的表示方式和高效的编解码算法大大提高了编解码速率，然而与纠删码相比，PM码仍需要更长的计算时间。

再生码作为对纠删码的改进，具有很好的理论支撑。但目前提出的大多数再生码、编解码复杂度较高且码率较底。如何提出码率较高并且复杂度低的编码策略就很有意义。深圳市融合网络技术实验室在该领域进行了深入研究，并取得了一定的研究成果：1）提出BASIC[23]编码框架，利用一种新颖的卷积形式来表示编码运算过程，可以将有限域运算转化为GF（2）内简单的移位和异或操作；2）提出一种改进的Zig-Zag编码[24]，采用移位和异或的Zig-Zag解码算法，避免解码时所需要的复杂计算，达到了最低的编解码复杂度。这些编码都可以应用在再生码的构造上，以更好地实现码率较高并且复杂度低的编码。

对于再生码编码策略的未来研究方向，应结合安全问题、网络拓扑和磁盘输入输出（I/O）复杂度进行设计，从而使再生码更为实用。

4 基于局部可修复码的容错

技术

除再生码外，局部可修复码技术（LRC）[25]可以通过增加本地数据实现修复带宽的降低。文献[25]给出了修复局部性r、编码距离d、每个节点的存储大小α以及存储编码长度n之间的权衡。Facebook在HDFS中实现了LRC技术[4]，微软也在Azure上添加了LRC技术[26]。

文献[4]给出了LRC技术的一种实现：如图7，原始文件被等分成10个数据块，通过RS编码生成4个冗余块，图中显示为4个绿色方框。为降低修复带宽，在RS码基础上进行二次编码产生3个额外的冗余块，标记为S1，S2和S3，图中显示为3个橙色的方框。S1是由前5个数据块编码产生，S2是由后5个数据块编码产生，这两个由局部原始数据块编码产生的冗余块称为本地校验块。而S3则是由4个冗余校验块编码产生，称为隐式校验块。实际存储中，我们将10个原始数据块标记为c1，c2，...，c10，将7个冗余块标记为c1’，c2’，...，c7’，存放在7个不同的节点。当1个数据块丢失时，只需要1个额外的冗余块和4个数据块即可修复失效数据，与传统纠删码相比，修复带宽降低了大概一半。

从图7可以看出LRC技术以额外的14%存储开销为代价，降低RS码的修复带宽。但其编码方式仍是RS码，因此编码效率没有提高。另外，LRC编码不满足MDS特性，系统还需要增加额外信息标示二次编码数据。当修复一个节点故障时，LRC具有很好的修复局部性，但修复两个或两个以上的节点故障时就需要连接k个节点，修复带宽与纠删码相同，仍是失效数据的k倍。随着存储系统规模变得越来越大，出现两个或者多个故障的几率也随之增大。

除此之外，针对大数据存储系统中的容错修复问题，我们不断对存储编码的构造方式进行改进[27-28]，以获得更低的冗余开销和更高效的修复性能。

5 结束语

介绍了大数据环境下的可靠存储技术，并针对分布式存储系统，介绍多种容错策略及相关技术。基于复制的容错技术冗余度大，性能提升艰难，很多研究者将目光聚集于基于纠删码的容错技术。而再生码和局部可修复码通过适量增加存储开销，有效降低了纠删码的修复带宽。

这些容错策略在容错能力、计算效率、存储利用率等方面都存在不同程度的缺陷，如何平衡这些影响系统可靠性的因素，设计出容错能力、计算效率及存储利用率更高的容错策略，仍是未来很长一段时间内值得不断深入研究的问题。

编码技术论文篇8

说话简单干练，声音柔和，思维缜密，逻辑清晰，自嘲是IT界的资深“码农”，这就是张胜利。从首先提出物理层网络编码理论，并将研究方向拓展到无线通信基础理论、无线网络设计与分析、无线通信系统样机开发等领域的香港中文大学年轻才俊，到如今已在IEEE JSAC等多个国际杂志与会议20多篇，总被引用次数超过3000次，并主持“973”项目青年科学家课题、国家自然科学基金和广东省自然科学基金等众多项目的科学家，张胜利的人生充满了挑战与突破。

独辟蹊径自成才

作为学霸，张胜利的求学之路可谓一帆风顺。1997年，他以优异的成绩考入中国科学技术大学。在校期间，他始终谨记“勤奋学习，红专并进，理实交融”的校训，打下了扎实的计算机通信基础。2002年本科毕业后，他没有像其他同学一样急于投入到工作当中，而是选择保送攻读中国科学技术大学的硕士。读研时，他跟着导师做了大量关于无线通信领域物理层的工作，积累了丰富的理论和实践经验。硕士毕业临近时，他原本可以凭借中国科学技术大学的金字招牌，再加上自己的理论水平不错，编码能力很好，到大公司里从事程序开发工作，安安心心地当个“码农”，可以轻轻松松地过上小康生活。但他觉得这样的生活不是自己想要追求的人生状态。于是，他毫不犹豫地选择了去香港中文大学攻读博士学位。

面对陌生的环境和文化氛围，张胜利努力调整自我，积极参加各种交流活动，很快就适应了新环境。但是，摆在他面前最大的问题是博士生导师的研究方向和他以前导师的研究内容差别太大。隔行如隔山，他在硕士期间做了大量无线通信物理层方面的工作，而博士导师做的是无线局域网，这让他有点无所适从，不知道从哪里开始着手研究。确定不了研究课题对读博的人来说是非常致命的，他的心里仿佛一直悬着一块大石头。

于是，张胜利如饥似渴地汲取无线局域网方面的知识，图书馆的书桌和宿舍的电脑都见证了他伏案苦读的身影。不仅如此，他还选修了众多研究生课程，其中一门叫做网络编码。通过深入的学习，他知道了网络编码是通过网络层有限域信号叠加来实现的，而无线通信的电磁波具有叠加的属性。于是，将网络编码和无线电磁波叠加属性结合的想法涌现在他的脑海中。他基于双向中继信道的例子把这个想法告诉了导师，虽然导师觉得实现起来难度很大，但是非常新颖，意义也很大，因此鼓励并支持他深入研究。他们给自己的新研究取名为物理层网络编码（简称PNC），从此也开辟了导师课题组的一个新方向。

思想的巨人，行动的矮子，注定与成功失之交臂。而张胜利却不一样，他是思想和行动的“双巨人”，所以他才成就了不一样的自我。他敢于独辟蹊径，并勇于将自己的想法付诸实施。最重要的是，他的研究工作得到了实践的检验，也获得了学术界的高度认可。2006年，他在无线网络顶级会议ACM Mobicom上首次发表了论文“Physical layer Network Coding”，正式提出了物理层网络编码的概念。目前，该论文被引用超过1900次，物理层网络编码也由此成为研究热点，吸引了国内外同行的大量跟踪研究。

现在，物理层网络编码早已经成为无线领域一个新的研究方向，并引发了大量的研究热潮。自2006年提出概念至今，IEEE Xplore检索到文章中含有“物理层网络编码”的学术文章超过3000篇，已出版10本以物理层网络编码为主题或者章节的专著，ICC、Globecom等16个国际会议和研讨会设立了物理层网络编码议题，包括IEEE JSAC在内的8个国际期刊将物理层网络编码作为专题出版。据不完全统计，2009年以来，全球至少32个关于物理层网络编码的公开项目获得资助，例如工信部科技重大专项（2010ZX03003-003）、NSFC重点项目（60832001）、美国NSF（CNS-1143602）、英国EPSRC（EP/ I037423/1）、欧盟FP7（DIWINE）等。由此可见，物理层网络编码概念的提出，给学术界带来了一股全新的研究势力，也注入了极大的研究活力，张胜利可谓功不可没。

目前，由于突出的研究成就，张胜利受邀担任首届牛顿论坛副主席、首届软件无线电系统论文副主席，并担任IEEE TVT、WCL等多本国际权威刊物的编辑，IEEE ICC、Globecom等国际知名会议技术委员会委员。

脚踏实地求突破

取得了如此大的成就后，张胜利并没有止步不前，而是投入了更大的研究精力，成果也如雨后春笋般层叠而出。2006年，他进行的物理层网络编码的初步研究仅涉及信号的调制与检测。为了克服无线信道衰落和噪声的影响，必须采用信道编解码以对抗传输失真。传统的信道编解码建立在点对点通信基础上，不适用于PNC中网络编码的信号。针对PNC的特殊传输机制，张胜利将PNC的信号检测与信道编码的解码操作在算法层面进行了融合，首次提出了PNC与信道编码的联合解码算法。在此基础上，张胜利又首次实现了双向中继信道通信基础理论的突破。

此外，有限域PNC虽然理论性能逼近容量限，但是需要发送节点之间完全同步，实现代价大。因此，张胜利进一步研究了仅需符号级时间同步的无线域PNC，并于2013年提出了不需要信道估计的盲已知干扰消除算法。2015年，张胜利又首次在信息论层面严格证明了BKIC可达的速率，逼近已知干扰信道的容量限。众所周知，物理层网络编码在空中传输的是叠加信号，因而具有天生的安全性，能够对抗无线媒介的信息泄露。但是相关的物理层安全算法，如果采用o线域PNC的转发策略则性能受限，如果采用有限域PNC的转发策略则需要理想信号同步。因此，张胜利将有限域PNC的取模操作和无线域PNC的干扰消除方法结合，提出了对叠加信号做“取模―放大”的中继转发方案，克服了传统放大转发算法在不可信中继传输中的功率困境，且仅需要符号级时间同步。以上的研究成果均获得了学术界的高度认可。

编码技术论文篇9

关键词:图像压缩;小波变换;矢量量化;游程编码

中图分类号:TP313文献标识码:A文章编号:1005-5312(2010)13-0141-01

一、小波图像压缩编码现状

自二十世纪八十年代以来,小波变换因其特有的与人眼视觉特性相符的多分辨率分析能力及方向选择能力,而被广泛的应用于图像编码领域,取得了很大的成功。

图像经小波变换后,并没有实现压缩,只是对整幅图像的能量进行了重新分配。事实上,变换后的图像具有更宽的范围,但是宽范围的大数据被集中在一个小区域内,而在很大的区域中数据的动态范围很小。小波变换编码就是在小波变换的基础上,利用小波变换的这些特性,采用适当的方法组织变换后的小波系数,实现图像的高效压缩的。

目前,基于小波变换的图像编码方法的研究热点有以下几个方面:

小波基的选择:选择最优小波基用于图像编码是一个非常棘手的问题,迄今为止尚未发现统一的标准。但还是存在一些可以参考的原则,例如:正交小波基的平滑性与消失矩对图像压缩效果有一定影响,并且平滑性的影响要高于消失矩;由于滤波器长度决定了计算量的大小和边界扩展所引起的失真度大小,应选择适中的滤波器长度。

小波系数量化方法:现有的量化方法主要集中在对低频系数处理的标量量化和对高频系数处理的矢量量化两个方面。在标量量化方面,Shpiro于1993年提出的零树小波算法(EZW)是迄今为止最为有效的方法,这种方法很好地利用了小波系数的特性,既实现了高的压缩比,又保证了重建图像的质量。在对EZW算法改进的基础上,Said和Pearlman提出了SPIHT算法这种方法仍然采用树状结构来组织小波系数,所不同的是利用集合的划分来进行编码,虽然这种方法更为有效,但运算过程中需要大量的内存,硬件实现起来困难。矢量量化方法是由Antonini等人首次提出的、利用格型矢量量化进行小波系数编码,取得了良好的效果。

除此之外,可逆嵌入式小波图像压缩、小波与分形图像压缩也是近年来人们研究的热点,并且已产生了许多有效的方法,极大的改善了小波压缩性能。

图像的压缩过程通常称为编码。图像压缩技术就是通过有效的消除图像的各种冗余,特别是通过消除空间冗余,时间冗余以及利用视觉冗余,达到用尽量少的数据表示和重建原始图像的目的。

一个图像压缩系统通常包含下列一种或多种过程:

采样:通过按照一定规则排列的栅格对连续图像进行抽样使其离散化。

变换:通常是将空间域相关的像素点通过正交变换映射到另一个频域上,使变换后的能量集中系数之间的相关性降低,或提供一种有用的数据结构。

量化:使模拟或高比特率的数据转化成相对较小的比特率字节。这一操作时非线性且不可逆的,是有损的。量化准则选取的不同将导致不同的量化效果。

压缩:通过一些可逆的编码方法来减少数据量和存储空间,提高数据流的传输速率。

二、图像压缩编码技术与分类

根据压缩后的图像能否完全恢复将图像压缩方分为两种:一种是无损压缩;另一种是有损压缩。

利用无损压缩方法消除或减少的各种形式的冗余可以重新插入到数据中,因此,无损压缩是可逆过程,也称无失真压缩。为了消除或减少数据中的冗余度,常常要用信源的统计特性或建立信源的统计模型,因此许多实用的无损压缩技术均可归结为统计编码方法。统计编码方法中常用的有Huffman编码、算术编码、RLE(Run Length Encoding)编码等。此外统计编码技术在各种有损压缩方法中也有广泛的应用。

有损压缩法压缩了熵,信息量会减少,而损失的信息量不能再恢复,因此有损压缩是不可逆过程。有损压缩主要有两大类:特征提取和量化方法。特征提取的编码方法如模型基编码、分形编码等。量化是有损压缩最基本的形式,其优点是可以得到比无损压缩高得多的压缩比。有损压缩只能用于允许一定程度失真的情况,比如对图像、声音、视频等数据的压缩。

编码技术论文篇10

【关键词】 移动WiMAX系统 AMC技术 有效应用

随着社会经济的不断发展，人们的生活水平逐渐提升，为满足人们对生活质量提出的新要求，我国大力发展计算机网络信息技术，以求实现社会生产生活的信息化、现代化。在计算机网络信息技术高速发展的今天，无线网络是信息技术发展的必然趋势。移动WiMAX系统作为无线宽带网络技术中的一种，受到广大群众的重点关注。

一、移动WiMAX系统的相关内容

所谓WiMAX，也被称作为全球互通微波存取，是一种无线网络宽带接入技术，在无线网络通信中占有重要的地位。这种技术所需要的成本费用比较低，在日益激烈的无线宽带市场中占有一席之地，具有其独特的优势，成为各大企业和供应商纷纷采用的技术之一。移动WiMAX系统不仅在欧美地区广泛应用，在亚洲地区的应用也有所成效。移动WiMAX系统是一种主要应用于城域网的高速无线网络，可促使不同厂商之间相互操作，为其互操作性提供重要的保障。移动WiMAX系统能够提供多项服务，成为商业发展中必不可少的计算机网络信息技术，为商业活动和企业生产提供了重要的互联网数据。移动WiMAX系统是效果十分好、性能比较高的蜂窝网络，其能够迅速地与各处的宽带覆盖区相连接，另外其还能以移动电话服务的形式来实施宽带服务。作为一种城域网技术，WiMAX以开放标砖为基础，确保处于宽带覆盖区域内的任何一处都能连接到网络，以为广大群众提供优质的网络服务，满足人们对网络的需求。移动WiMAX系统是一种新兴的、具有较大竞争优势的宽带无线网络，其在高级无线技术的基础上进一步发展，以加快信息传输的速度，提高信息传输的容量。

二、移动WiMAX系统中AMC技术分析

2.1自适应调制编码技术

在移动WiMAX系统中，AMC技术即自适应调制编码技术是最为关键的技术之一。自适应调制编码技术主要是以无线信道的变化状况为依据，来选择合适的调制和适宜的编码。采用AMC技术，可以全面了解用户信息传输通道的状况，并且据此来选择最合适的下行链路调制，选用恰当的编码方式，以确保用户的信息传输速度和容量，提高数据吞吐率。自适应调制编码技术实施的前提条件是保证误比特率性能，在此条件下对无线通信环境进行分析，以动态的改变发送端的星座图大小、编码方案和发送功率等。

2.2自适应调制编码技术的性能仿真

在移动WiMAX系统中，可根据高阶调制编码方式和低阶调制编码方式来实施链路级仿真，以分析这两种调制编码方式的性能。据试验发现，当使用高阶调制编码方式的时候，必须保障良好的信息传输通道环境，以确保AMC技术发挥出更好的性能；当使用低阶调制编码方式的时候，无论是条件较好或是较差的信道，都能体现出AMC技术的性能，但是在较差的信道条件中，信息传输的速度比较慢。通过自适应调制编码技术，对移动WiMAX系统进行仿真，根据试验发现，当信息传输的速度达到每小时三千米的时候，无论是上行链路还是下行链路，用户所采用的MCS与CQI成正比。

2.3自适应调制编码技术受衰落的影响

在移动WiMAX网络中，AMC技术会受衰落的影响，主要来自于两个方面：一个是慢衰落的影响，一个则是快衰落的影响。据分析可发现在WiMAX系统中，两种子信道的分配方式都受慢衰落的影响。当时间的相关性越高时，信道的相关性也就越高。但是总的来说信道并未因时间因素而产生较大的变化。快衰落中不仅频率选择性衰落对信道相关性影响比较大，而时间选择性衰落也同样对其产生了较大的影响。但是，这两种衰落在对移动WiMAX系统中的分布式子载波排列有着不同的影响。从时间选择性衰落角度来看，AMC技术必须保证其反馈时间比较短才能充分体现其性能；从频率选择性衰落角度来看，AMC技术必须减小信噪比估算与实际的误差，以保障自适应调制编码技术的性能。

三、结束语

WiMAX是我国无线宽带接入技术中的一种，与其他技术相比，移动WiMAX网络的速率比较高，信息传输的距离比较远，涵盖的信息容量更大一些，在运用上也较为灵活。移动WiMAX技术中的AMC技术十分重要，其对WiMAX网络的信息传输速度具有重要的影响作用。为保障移动WiMAX系统高速而稳定的运行，必须加强对AMC技术的创新和改进，以使其更好的应用于WiMAX系统中，提高AMC技术的性能。

参 考 文 献

[1]邹伟.LTE自适应调制编码技术研究[D].南京邮电大学，2011

[2]刘炀.WiMAX系统物理层传输技术研究与改进[D].北京邮电大学，2009