10、信息编码技术全解析

信息编码技术全解析

1. 引言

在数据嵌入过程中，信道编码起着至关重要的作用。它在数据嵌入链的早期阶段就开始发挥作用，不过对于水印解码（可读水印）而言，信道编码才更具实际意义。下面我们将详细介绍几种常见的信道编码方式及其特点。

2. 分组码（Block Codes）

分组码是将信息序列的 $k$ 位划分为长度为 $k_c$ 的块，每个块被编码成长度为 $n_c$（$n_c > k_c$）的块。我们用 $C$ 表示所有允许的码字集合，$C$ 是所有 $n_c$ 位二进制序列的子集。具有上述特征的分组码被称为 $C(n_c, k_c)$ 分组码。

分组码的特性由码率 $R$ 和纠错能力 $t$ 来定义：
- 码率 $R$：定义了编码序列中每位所携带的信息比例。
- 纠错能力 $t$：指码能够恢复的最大错误数，它与码的最小距离 $d_m$ 密切相关，$d_m$ 定义为 $C$ 中任意两个码字之间的最小汉明距离，汉明距离是指两个位序列不同的位置数。

在水印嵌入之前应用分组信道编码所带来的性能提升，在很大程度上取决于特定的水印算法。在大多数情况下，数据隐藏系统的性能用误比特率（BER）来表示。分组编码带来的性能提升可以用 BER 降低来衡量，或者在固定误比特率的情况下，用降低水印功率或信噪比来表示。

分组码的解码方式主要有硬解码和软解码：
- 硬解码 ：对接收序列的每一位独立做出决策，生成接收字，然后将接收字与所有可能的码字进行比较，选择汉明距离最小的码字。硬判决解码在最大似然（ML）意义上不是最优的，但解码非常简单，因为有非常高效的算法来解码接收码字。