信息論在信息與通信工程領(lǐng)域的應(yīng)用

1、東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 信息論的廣泛應(yīng)用 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 信息論在信息論在保密通信保密通信中的應(yīng)用中的應(yīng)用 多媒體通信中的多媒體通信中的編譯碼編譯碼技術(shù)技術(shù) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼編譯碼技術(shù)技術(shù) 信息論在信息論在數(shù)字移動(dòng)通信數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用 信息論在信息論在寬帶無線接入寬帶無線接入系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用 信息論在信息論在其他領(lǐng)域其他領(lǐng)域的應(yīng)用的應(yīng)用 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 M 截取 發(fā)端 收端 明文M 密文C 明文 公共信道 M=DK=EK1 (C) K 安全信道 K 密鑰 密

2、碼破譯 加密算法EK 解密算法DK 圖圖14.1 加密信道模型加密信道模型 信息論在保密通信中的應(yīng)用信息論在保密通信中的應(yīng)用 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 代碼的實(shí)際碼率或語言的實(shí)際熵定義為長(zhǎng)度為代碼的實(shí)際碼率或語言的實(shí)際熵定義為長(zhǎng)度為N的消息中的消息中 每字符包含的平均信息比特?cái)?shù)，表示為每字符包含的平均信息比特?cái)?shù)，表示為 (14.4) 其中其中H(X)是消息熵，即最佳編碼消息的比特?cái)?shù)。當(dāng)是消息熵，即最佳編碼消息的比特?cái)?shù)。當(dāng)N很大很大 時(shí)，據(jù)估計(jì)，中文的時(shí)，據(jù)估計(jì)，中文的r值不大于值不大于5比特比特/漢字，英文的漢字，英文的r值約值約 在在1.0到到1.5比特比特/字符之間。字符之間。 絕對(duì)

3、碼率或語言的最大熵定義為假設(shè)所有可能字符序列絕對(duì)碼率或語言的最大熵定義為假設(shè)所有可能字符序列 等概情況下，每字符包含的最大信息比特?cái)?shù)，用等概情況下，每字符包含的最大信息比特?cái)?shù)，用r表示：表示： r=lbL (14.5) 其中其中L是語言包含的字符數(shù)。中文的絕對(duì)碼率或最大熵約是語言包含的字符數(shù)。中文的絕對(duì)碼率或最大熵約 為為13.9比特比特/漢字，對(duì)英文字母，漢字，對(duì)英文字母，r = lb 26 = 4.7比特比特/字符字符 。 N H r )(X 信息保密技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)信息保密技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí) 基本基本度量度量 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 代碼的冗余度用實(shí)際碼率和絕對(duì)碼率來定義： D = r

4、 r (14.6) 英語的r = 4.7比特/字符，r = 1.5比特/字符，D = 3.2，比 率D / r = 68%就是英語冗余度的度量。中文的冗余度的 度量約為80%。 疑義度定義為在給定Y條件下X的條件熵。條件熵定義為 ： (14.7) 疑義度可以認(rèn)為是在收到Y(jié)后消息X的不確定度。密碼破 譯者希望隨著截獲密文Y的增加，H(X|Y)接近于零 。 信息信息保密技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)保密技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí) 基本度量基本度量 XYYX, YX YXYYXYXYX )|( 1 lb)|()()|(lb),()|( P PPPPH 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 多媒體多媒體通信中的編譯碼技術(shù)通信中的編譯碼

5、技術(shù) 從應(yīng)用的角度來看，多媒體就是文本、音頻、從應(yīng)用的角度來看，多媒體就是文本、音頻、 視頻、圖形、圖像、動(dòng)畫等多種不同形式的信視頻、圖形、圖像、動(dòng)畫等多種不同形式的信 息表達(dá)方式的有機(jī)綜合。息表達(dá)方式的有機(jī)綜合。 隨著應(yīng)用的增長(zhǎng)，術(shù)語隨著應(yīng)用的增長(zhǎng)，術(shù)語“多媒體多媒體”的內(nèi)涵也不的內(nèi)涵也不 斷擴(kuò)大，它不僅指信息本身，更主要的是指處斷擴(kuò)大，它不僅指信息本身，更主要的是指處 理和應(yīng)用它的一系列技術(shù)，包括與多媒體計(jì)算理和應(yīng)用它的一系列技術(shù)，包括與多媒體計(jì)算 機(jī)、通信和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)。機(jī)、通信和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)。 多媒體應(yīng)用的根本目的是以自然習(xí)慣的方式，多媒體應(yīng)用的根本目的是以自然習(xí)慣的方式， 高效安

6、全地接受計(jì)算機(jī)世界的信息，這些信息高效安全地接受計(jì)算機(jī)世界的信息，這些信息 通過計(jì)算機(jī)生成的媒體來展現(xiàn)。通過計(jì)算機(jī)生成的媒體來展現(xiàn)。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 多媒體多媒體通信中的編譯碼技術(shù)通信中的編譯碼技術(shù) 多媒體多媒體通信簡(jiǎn)介通信簡(jiǎn)介 數(shù)據(jù)壓縮是多媒體發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)據(jù)壓縮是多媒體發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的分類有多種方法，其中按照信號(hào)質(zhì)多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的分類有多種方法，其中按照信號(hào)質(zhì) 量有無損失可分為有損編碼和無損編碼。量有無損失可分為有損編碼和無損編碼。 無損編碼又稱為冗余壓縮，主要用于文本數(shù)據(jù)壓縮。算法無損編碼又稱為冗余壓縮，主要用于文本數(shù)據(jù)

7、壓縮。算法 的基本原理是去除或減小數(shù)據(jù)中的冗余，壓縮過程中不能破的基本原理是去除或減小數(shù)據(jù)中的冗余，壓縮過程中不能破 壞數(shù)據(jù)中包括的信息，解碼后的數(shù)據(jù)必須與原來的一樣。典壞數(shù)據(jù)中包括的信息，解碼后的數(shù)據(jù)必須與原來的一樣。典 型的無損壓縮算法有型的無損壓縮算法有Huffman編碼、費(fèi)諾編碼、費(fèi)諾-香農(nóng)編碼、算術(shù)香農(nóng)編碼、算術(shù) 編碼、流程編碼、編碼、流程編碼、Lempel-Zev編碼等。編碼等。 有損壓縮又稱為熵壓縮，適用于圖像和聲音的壓縮。在壓有損壓縮又稱為熵壓縮，適用于圖像和聲音的壓縮。在壓 縮過程中減小了數(shù)據(jù)中包含的數(shù)據(jù)量，即產(chǎn)生一定的失真，縮過程中減小了數(shù)據(jù)中包含的數(shù)據(jù)量，即產(chǎn)生一定的失真

8、， 由此獲得較高的壓縮比。典型的有損編碼算法包括模型編碼、由此獲得較高的壓縮比。典型的有損編碼算法包括模型編碼、 矢量量化、子帶編碼、變換編碼、小波編碼等。矢量量化、子帶編碼、變換編碼、小波編碼等。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 無損壓縮 有損壓縮 霍夫曼編碼 Lempel-Zev 編碼 行程編碼 算術(shù)解 析編碼 預(yù)測(cè)編碼 頻率編碼 矢量量化 混合編碼 JPEG MPEG P64 子帶編碼 變換編碼 圖圖15.1 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)分類多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)分類 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 多媒體多媒體通信中的編譯碼技術(shù)通信中的編譯碼技術(shù) 多媒體多媒體通

9、信簡(jiǎn)介通信簡(jiǎn)介 與多媒體通信有關(guān)的與多媒體通信有關(guān)的壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)主要有主要有 音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)G系列、靜態(tài)圖像壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn)系列、靜態(tài)圖像壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn) JPEG、視頻圖像壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)、視頻圖像壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)H.261和和 H.263、運(yùn)動(dòng)圖像壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)動(dòng)圖像壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG系列。系列。 當(dāng)前多媒體編碼技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向就是當(dāng)前多媒體編碼技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向就是綜綜 合現(xiàn)有的編碼技術(shù)，制定全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)合現(xiàn)有的編碼技術(shù)，制定全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使信息管，使信息管 理系統(tǒng)理系統(tǒng)具有互操作性并確保未來的兼容性具有互操作性并確保未來的

10、兼容性。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 多媒體會(huì)議系統(tǒng)是一種將聲音、圖像、文本等多種信多媒體會(huì)議系統(tǒng)是一種將聲音、圖像、文本等多種信 息從一處傳送到另一個(gè)處的通信系統(tǒng)，關(guān)鍵技術(shù)包括：息從一處傳送到另一個(gè)處的通信系統(tǒng)，關(guān)鍵技術(shù)包括： 多媒體數(shù)據(jù)處理技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；分布處理技術(shù)；以多媒體數(shù)據(jù)處理技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；分布處理技術(shù)；以 及支持更多媒體處理的終端技術(shù)。及支持更多媒體處理的終端技術(shù)。 典型的多媒體會(huì)議系統(tǒng)由終端設(shè)備、通信鏈路、多點(diǎn)典型的多媒體會(huì)議系統(tǒng)由終端設(shè)備、通信鏈路、多點(diǎn) 控制單元控制單元( (MCU) )及相應(yīng)的軟件部分組成。終端設(shè)備完及相應(yīng)的軟件部分組成。終端設(shè)備完 成數(shù)據(jù)處理、多媒

11、體通信協(xié)議處理、音視頻信號(hào)的接成數(shù)據(jù)處理、多媒體通信協(xié)議處理、音視頻信號(hào)的接 收、存儲(chǔ)與播放，并記錄和檢索大量與會(huì)議相關(guān)的數(shù)收、存儲(chǔ)與播放，并記錄和檢索大量與會(huì)議相關(guān)的數(shù) 據(jù)與文件；據(jù)與文件；MCU通常設(shè)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處，用于處理多個(gè)通常設(shè)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處，用于處理多個(gè) 地點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行通信部分；軟件包括協(xié)議、會(huì)議服務(wù)、地點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行通信部分；軟件包括協(xié)議、會(huì)議服務(wù)、 音頻與視頻信號(hào)處理等；通信鏈路有多種選擇，包括音頻與視頻信號(hào)處理等；通信鏈路有多種選擇，包括 公共電話交換網(wǎng)公共電話交換網(wǎng)( (PSTN) )、局域網(wǎng)、局域網(wǎng)( (LAN) )、廣域網(wǎng)、廣域網(wǎng) ( (WAN) )、ISDN、異步傳輸模式、異步

12、傳輸模式( (ATM) )等。等。 多媒體多媒體通信中的編譯碼技術(shù)通信中的編譯碼技術(shù) 多媒體會(huì)議系統(tǒng)中的信道編碼技術(shù)多媒體會(huì)議系統(tǒng)中的信道編碼技術(shù) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 媒體通信技術(shù)是多媒體會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。圖像媒體通信技術(shù)是多媒體會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。圖像 信息經(jīng)壓縮后，信息的相關(guān)度大大降低，因此誤碼對(duì)圖信息經(jīng)壓縮后，信息的相關(guān)度大大降低，因此誤碼對(duì)圖 像質(zhì)量的影響不可忽視。在視頻會(huì)議系統(tǒng)中采用像質(zhì)量的影響不可忽視。在視頻會(huì)議系統(tǒng)中采用BCH （511,493）糾錯(cuò)編碼，以保證圖像信息的可靠傳輸。）糾錯(cuò)編碼，以保證圖像信息的可靠傳輸。 多媒體會(huì)議系統(tǒng)的圖像糾錯(cuò)編碼原理如圖多

13、媒體會(huì)議系統(tǒng)的圖像糾錯(cuò)編碼原理如圖15.6所示。當(dāng)所示。當(dāng) 進(jìn)行糾錯(cuò)編碼時(shí)，圖像數(shù)據(jù)被劃分為進(jìn)行糾錯(cuò)編碼時(shí)，圖像數(shù)據(jù)被劃分為493比特的數(shù)據(jù)分比特的數(shù)據(jù)分 組，然后送入組，然后送入BCH糾錯(cuò)編碼單元，按照糾錯(cuò)編碼單元，按照BCH（511,493） 算法算出算法算出18比特的校驗(yàn)位。延時(shí)單元的作用是補(bǔ)償比特的校驗(yàn)位。延時(shí)單元的作用是補(bǔ)償BCH 編碼所用的時(shí)間，使經(jīng)編碼輸出的校驗(yàn)比特和相應(yīng)的數(shù)編碼所用的時(shí)間，使經(jīng)編碼輸出的校驗(yàn)比特和相應(yīng)的數(shù) 據(jù)分組剛好對(duì)齊，然后兩者復(fù)合起來送入多路利用單元。據(jù)分組剛好對(duì)齊，然后兩者復(fù)合起來送入多路利用單元。 在接收端，解碼器對(duì)圖像進(jìn)行在接收端，解碼器對(duì)圖像進(jìn)行BC

14、H譯碼，如果出現(xiàn)隨機(jī)譯碼，如果出現(xiàn)隨機(jī) 誤碼，利用此糾錯(cuò)系統(tǒng)的比特校驗(yàn)位就可以將其糾正。誤碼，利用此糾錯(cuò)系統(tǒng)的比特校驗(yàn)位就可以將其糾正。 多媒體多媒體通信中的編譯碼技術(shù)通信中的編譯碼技術(shù) 多媒體會(huì)議系統(tǒng)中的信道編碼技術(shù)多媒體會(huì)議系統(tǒng)中的信道編碼技術(shù) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 圖像數(shù)據(jù)流 BCH 編碼 復(fù) 合 延時(shí) 經(jīng)糾錯(cuò)后圖像 送入多路復(fù)用 多媒體多媒體通信中的編譯碼技術(shù)通信中的編譯碼技術(shù) 多媒體會(huì)議系統(tǒng)中的信道編碼技術(shù)多媒體會(huì)議系統(tǒng)中的信道編碼技術(shù) 圖圖15.6 多媒體會(huì)議系統(tǒng)中的圖像糾錯(cuò)編碼多媒體會(huì)議系統(tǒng)中的圖像糾錯(cuò)編碼 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)計(jì)

15、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù) 計(jì)算機(jī)通信及其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述計(jì)算機(jī)通信及其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述 ISO 7498標(biāo)準(zhǔn)定義了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的對(duì)象的類型、關(guān)系 和約束，及7層開放系統(tǒng)互連參考模型，如圖15.7所示。 計(jì)算機(jī) A 計(jì)算機(jī) B 7 6 5 4 3 2 1 3 2 1 3 2 1 AP LSM 本地系 統(tǒng)環(huán)境 7 6 5 4 3 2 1 AP LSM 本地系 統(tǒng)環(huán)境 OSI 環(huán)境 中繼開放系統(tǒng) 通信子網(wǎng) A B AP：應(yīng)用進(jìn)程 LSM：本地系統(tǒng)管理模塊 ：實(shí)現(xiàn)模塊 圖圖15.7 OSI參考模型中的體系結(jié)構(gòu)參考模型中的體系結(jié)構(gòu) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 主機(jī) A 主機(jī) B 報(bào)文 字節(jié)流 傳輸

16、協(xié)議分組 數(shù)據(jù)報(bào) 數(shù)據(jù)報(bào) 幀 1 幀 2 應(yīng)用層 傳輸層 IP 層 IP 層 IP 層 傳輸層 應(yīng)用層 網(wǎng)絡(luò)接口層 網(wǎng)絡(luò)接口層 網(wǎng)絡(luò) 1 網(wǎng)絡(luò) 2 路由器 圖圖15.8 TCP/IP模型原理模型原理 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 數(shù)據(jù)鏈路通過數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程，在不太可靠且有外來干數(shù)據(jù)鏈路通過數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程，在不太可靠且有外來干 擾的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的、基本無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸擾的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的、基本無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能：數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能： （1）幀同步。指收方能從收到的比特流中準(zhǔn)確地判斷出一）幀同步。指收方能從收到的比特流中準(zhǔn)確地判斷出一 幀的開始和結(jié)束。幀的開始

17、和結(jié)束。 （2）尋址。在多點(diǎn)鏈接情況下，用于保證每一幀都能送到）尋址。在多點(diǎn)鏈接情況下，用于保證每一幀都能送到 正確的地址，收方也應(yīng)當(dāng)知道數(shù)據(jù)是從哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的。正確的地址，收方也應(yīng)當(dāng)知道數(shù)據(jù)是從哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的。 （3）流量控制。為了保證發(fā)方的發(fā)送數(shù)據(jù)速率不超過收方）流量控制。為了保證發(fā)方的發(fā)送數(shù)據(jù)速率不超過收方 及時(shí)接收和處理的能力，當(dāng)接收方來不及接收時(shí)，就必須及時(shí)接收和處理的能力，當(dāng)接收方來不及接收時(shí)，就必須 采取措施來控制發(fā)方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。采取措施來控制發(fā)方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù) 數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程中的差錯(cuò)控制技術(shù)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程中

18、的差錯(cuò)控制技術(shù) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （4）差錯(cuò)控制。主要有糾錯(cuò)編碼和檢錯(cuò)編碼兩種。糾錯(cuò)）差錯(cuò)控制。主要有糾錯(cuò)編碼和檢錯(cuò)編碼兩種。糾錯(cuò) 編碼即前向糾錯(cuò)，由于開銷較大，適用于衛(wèi)星中繼的編碼即前向糾錯(cuò)，由于開銷較大，適用于衛(wèi)星中繼的 計(jì)算機(jī)通信。檢錯(cuò)編碼即檢錯(cuò)重發(fā)，這種方法在計(jì)算計(jì)算機(jī)通信。檢錯(cuò)編碼即檢錯(cuò)重發(fā)，這種方法在計(jì)算 機(jī)通信中最為常用。機(jī)通信中最為常用。 （5）數(shù)據(jù)和控制信息的識(shí)別。用于區(qū)分同一幀中的數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)和控制信息的識(shí)別。用于區(qū)分同一幀中的數(shù)據(jù) 信息和控制信息。信息和控制信息。 （6）透明傳輸。即保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鞣N比特組合都能夠）透明傳輸。即保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鞣N比特組合都能夠

19、 在物理鏈路上傳送。在物理鏈路上傳送。 （7）鏈路管理。即數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放過程。）鏈路管理。即數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放過程。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù) 數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程中的差錯(cuò)控制技術(shù)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程中的差錯(cuò)控制技術(shù) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 數(shù)據(jù)鏈路層中的差錯(cuò)控制用于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃约皵?shù)據(jù)鏈路層中的差錯(cuò)控制用于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃约?傳輸效率，主要的方式有以下傳輸效率，主要的方式有以下3種：種： （1）自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)；）自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)； （2）前向糾錯(cuò)；）前向糾錯(cuò)； （3）混合糾錯(cuò)。）混合糾錯(cuò)。 在計(jì)算機(jī)通信中，差錯(cuò)控制的基本任務(wù)是在確定的信

20、道在計(jì)算機(jī)通信中，差錯(cuò)控制的基本任務(wù)是在確定的信道 條件下，采取簡(jiǎn)單高效的方式保證系統(tǒng)的可靠性。條件下，采取簡(jiǎn)單高效的方式保證系統(tǒng)的可靠性。 采用的編碼方法可分為分組碼和卷積碼。采用的編碼方法可分為分組碼和卷積碼。 常用的分組碼包括循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（常用的分組碼包括循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）、恒比碼、）、恒比碼、 垂直水平奇偶校驗(yàn)碼等。其中循環(huán)冗余校驗(yàn)碼在數(shù)據(jù)鏈垂直水平奇偶校驗(yàn)碼等。其中循環(huán)冗余校驗(yàn)碼在數(shù)據(jù)鏈 路控制規(guī)程中應(yīng)用最為普遍。路控制規(guī)程中應(yīng)用最為普遍。 卷積碼則在前向糾錯(cuò)系統(tǒng)中應(yīng)用較多。卷積碼則在前向糾錯(cuò)系統(tǒng)中應(yīng)用較多。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù) 數(shù)據(jù)鏈路

21、控制規(guī)程中的差錯(cuò)控制技術(shù)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程中的差錯(cuò)控制技術(shù) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 網(wǎng)絡(luò)電話也稱網(wǎng)絡(luò)電話也稱IP電話，是以因特網(wǎng)為傳輸媒介的電話系統(tǒng)。電話，是以因特網(wǎng)為傳輸媒介的電話系統(tǒng)。 具有占用頻帶小、成本低的特點(diǎn)，并且可以與圖像、視頻等具有占用頻帶小、成本低的特點(diǎn)，并且可以與圖像、視頻等 結(jié)合起來，進(jìn)行傳真、廣播、電視等通信。結(jié)合起來，進(jìn)行傳真、廣播、電視等通信。 網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)由網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)閘和多點(diǎn)接入控制單元組成。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)由網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)閘和多點(diǎn)接入控制單元組成。網(wǎng)關(guān) 是是IP網(wǎng)和網(wǎng)和PSTN之間的接入設(shè)備，其接入服務(wù)模塊提供之間的接入設(shè)備，其接入服務(wù)模塊提供IP網(wǎng)接網(wǎng)接 口的口的

22、PSTN接口。在接口。在PSTN一側(cè)，輸入端對(duì)用戶語音進(jìn)行編碼一側(cè)，輸入端對(duì)用戶語音進(jìn)行編碼 和壓縮，在通話過程中，接入服務(wù)模塊將語音流轉(zhuǎn)換為和壓縮，在通話過程中，接入服務(wù)模塊將語音流轉(zhuǎn)換為IP數(shù)數(shù) 據(jù)報(bào)的格式，即打包，然后通過因特網(wǎng)接口送入因特網(wǎng)。同據(jù)報(bào)的格式，即打包，然后通過因特網(wǎng)接口送入因特網(wǎng)。同 樣，在樣，在IP網(wǎng)一側(cè)，接入服務(wù)模塊將網(wǎng)一側(cè)，接入服務(wù)模塊將IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行解包，還原數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行解包，還原 為語音流格式，然后進(jìn)行解壓縮和語音還原，進(jìn)入為語音流格式，然后進(jìn)行解壓縮和語音還原，進(jìn)入PSTN一側(cè)一側(cè) 的通過輸出端。網(wǎng)閘是服務(wù)控制模塊，用于用戶的注冊(cè)和管的通過輸出端。網(wǎng)閘是服務(wù)控制模

23、塊，用于用戶的注冊(cè)和管 理。多點(diǎn)接入控制則用于支持理。多點(diǎn)接入控制則用于支持IP網(wǎng)上的多點(diǎn)通信，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)上的多點(diǎn)通信，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng) 絡(luò)電話會(huì)議、可視電話等多媒體功能。絡(luò)電話會(huì)議、可視電話等多媒體功能。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 系統(tǒng)控制和用 戶接口 視頻輸入/輸出 設(shè)備 H.245 控制 用戶數(shù)據(jù)應(yīng)用 T.120 音頻輸入/輸出 設(shè)備 控制H.225.0 RAS 控制 H.225.0 視頻編 解碼器 H.261, H263 音頻編解碼器 G.711, G.722 G.723, G.7

24、23.1 G.728, G729 接收路徑延遲 H.225.0 層 局域網(wǎng)棧 圖圖15.11 H.323語音編碼和視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)體系語音編碼和視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)體系 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 混合編碼算法兼有波形編碼的高質(zhì)量和參數(shù)編碼的低速率混合編碼算法兼有波形編碼的高質(zhì)量和參數(shù)編碼的低速率 的優(yōu)點(diǎn)，因此在音頻編解碼算法的國際標(biāo)準(zhǔn)中廣泛采用。的優(yōu)點(diǎn)，因此在音頻編解碼算法的國際標(biāo)準(zhǔn)中廣泛采用。 語音信號(hào)壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)建議為語音信號(hào)壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)建議為G.7XX系列，見表系列，見表15.2。 由于語音通信對(duì)實(shí)時(shí)性的要求較高，因此在網(wǎng)絡(luò)電話中采由于語音通信對(duì)實(shí)時(shí)性的要求較高，因此在網(wǎng)絡(luò)電話中采 用資源

25、預(yù)留協(xié)議（用資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）對(duì)語音優(yōu)先處理。在）對(duì)語音優(yōu)先處理。在WAN中傳中傳 輸速率小于輸速率小于512 kb/s時(shí)，時(shí)，IP網(wǎng)的路由器應(yīng)設(shè)定語音包的優(yōu)網(wǎng)的路由器應(yīng)設(shè)定語音包的優(yōu) 先級(jí)為最高。先級(jí)為最高。 在全雙工電話通信過程中，僅有在全雙工電話通信過程中，僅有40%40%左右的信號(hào)是有效的，左右的信號(hào)是有效的， 因此，在網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)中采用靜音抑制技術(shù)，以減少因此，在網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)中采用靜音抑制技術(shù)，以減少 占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)

26、室 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 ITU建議制定時(shí)間碼率(kb/s)編碼算法說明 G.711197264(56)PCM(/A)3kHz語音帶寬，8kHz采樣 G.7211984/198632ADPCM3kHz語音帶寬，8kHz采樣 G.722198664/56/48SBC-ADPCM7kHz語音帶寬，16kHz采樣 G.723198640/32/24ADPCM G.723.16.3/5.27MP-MLQ/ACELP G.726199016ADPCM G.727199032/24/16ADPCM G.728199216LD-CELP低時(shí)延CELP G.72919968CS-ACELP G.729A199

27、68可用于DSVD G.729B1996用于V.70終端，語音激活 表表15.2 語音編碼的主要國際標(biāo)準(zhǔn)語音編碼的主要國際標(biāo)準(zhǔn) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) IP網(wǎng)中遲到或持續(xù)出錯(cuò)的語音包將被丟棄處理，造成語音失網(wǎng)中遲到或持續(xù)出錯(cuò)的語音包將被丟棄處理，造成語音失 真，因此在真，因此在IP電話中需采用語音抖動(dòng)處理技術(shù)，以克服電話中需采用語音抖動(dòng)處理技術(shù)，以克服IP數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 報(bào)傳輸時(shí)間不同造成的抖動(dòng)。方法是在收端設(shè)置緩沖區(qū)暫存語報(bào)傳輸時(shí)間不同造成的抖動(dòng)。方法是在收端設(shè)

28、置緩沖區(qū)暫存語 音包，用穩(wěn)定平滑的速率從緩沖區(qū)中取出語音包，經(jīng)解壓縮和音包，用穩(wěn)定平滑的速率從緩沖區(qū)中取出語音包，經(jīng)解壓縮和 還原語音后傳送給用戶。還原語音后傳送給用戶。 前向糾錯(cuò)編碼也是網(wǎng)絡(luò)電話中與語音處理相關(guān)的一項(xiàng)技術(shù)。前向糾錯(cuò)編碼也是網(wǎng)絡(luò)電話中與語音處理相關(guān)的一項(xiàng)技術(shù)。 網(wǎng)關(guān)采用兩級(jí)前向糾錯(cuò)，網(wǎng)關(guān)采用兩級(jí)前向糾錯(cuò)，Intra-Packet在同一數(shù)據(jù)報(bào)內(nèi)加入冗在同一數(shù)據(jù)報(bào)內(nèi)加入冗 余數(shù)據(jù)，使收端能糾錯(cuò)并還原語音數(shù)據(jù)；余數(shù)據(jù)，使收端能糾錯(cuò)并還原語音數(shù)據(jù)；Extra-Packet在每個(gè)在每個(gè) 語音數(shù)據(jù)報(bào)中包含后續(xù)包的冗余數(shù)據(jù)，確保收端能檢測(cè)出差錯(cuò)語音數(shù)據(jù)報(bào)中包含后續(xù)包的冗余數(shù)據(jù)，確保收端能檢測(cè)

29、出差錯(cuò) 或丟失的數(shù)據(jù)報(bào)并恢復(fù)。采取或丟失的數(shù)據(jù)報(bào)并恢復(fù)。采取FEC技術(shù)可以彌補(bǔ)技術(shù)可以彌補(bǔ)10%20%的的 數(shù)據(jù)報(bào)丟失率，其代價(jià)是需要占用一定的網(wǎng)絡(luò)帶寬。數(shù)據(jù)報(bào)丟失率，其代價(jià)是需要占用一定的網(wǎng)絡(luò)帶寬。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)電話以分組的形式在因特網(wǎng)中傳輸，要求網(wǎng)關(guān)在語音網(wǎng)絡(luò)電話以分組的形式在因特網(wǎng)中傳輸，要求網(wǎng)關(guān)在語音 終端和因特網(wǎng)之間將連續(xù)的語音信號(hào)劃分成確定長(zhǎng)度的多個(gè)終端和因特網(wǎng)之間將連續(xù)的語音信號(hào)劃分成確定長(zhǎng)度的多個(gè) 語音分組，然后將壓縮編碼后的

30、數(shù)據(jù)封裝到語音分組，然后將壓縮編碼后的數(shù)據(jù)封裝到IP數(shù)據(jù)報(bào)中，以數(shù)據(jù)報(bào)中，以 實(shí)現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)在IP交換網(wǎng)中的傳輸。交換網(wǎng)中的傳輸。 封裝方法為在語音數(shù)據(jù)報(bào)前面加上總長(zhǎng)度為封裝方法為在語音數(shù)據(jù)報(bào)前面加上總長(zhǎng)度為40字節(jié)的報(bào)頭。字節(jié)的報(bào)頭。 因此在因此在IP網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際傳送的碼流并非編碼后的凈碼流，即語網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際傳送的碼流并非編碼后的凈碼流，即語 音包，而是經(jīng)封裝后的碼流。封裝的效率取決于一個(gè)音包，而是經(jīng)封裝后的碼流。封裝的效率取決于一個(gè)RTP報(bào)報(bào) 中所加封的語音數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)量。中所加封的語音數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)量。 顯然加封的語音報(bào)越多，封裝效率越高，但是全網(wǎng)傳輸延顯然加封的語音報(bào)越多，封裝效率越高，但是全網(wǎng)傳輸

31、延 遲也就增大。遲也就增大。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)電話經(jīng)編碼壓縮后，網(wǎng)絡(luò)電話經(jīng)編碼壓縮后， 對(duì)對(duì)IP網(wǎng)進(jìn)一步進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，則可網(wǎng)進(jìn)一步進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，則可 以提高網(wǎng)絡(luò)的線路利用率，代價(jià)是增加了網(wǎng)絡(luò)的全程延遲。以提高網(wǎng)絡(luò)的線路利用率，代價(jià)是增加了網(wǎng)絡(luò)的全程延遲。 由于語音業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求較高，對(duì)語音的全程往返延遲由于語音業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求較高，對(duì)語音的全程往返延遲 應(yīng)控制在應(yīng)控制在450 ms較為合適。因此，編碼打包后形成的單位碼流較為合適。因此，編碼

32、打包后形成的單位碼流 通常為通常為20 kb/s，與基于，與基于64 kb/s的的G.711 PSTN交換相比，帶寬交換相比，帶寬 壓縮了約壓縮了約2/3。 網(wǎng)絡(luò)電話是計(jì)算機(jī)技術(shù)與電信相結(jié)合的成果，具有良好的發(fā)網(wǎng)絡(luò)電話是計(jì)算機(jī)技術(shù)與電信相結(jié)合的成果，具有良好的發(fā) 展前景，但是目前還存在一些需要解決的問題，例如由于目前展前景，但是目前還存在一些需要解決的問題，例如由于目前 因特網(wǎng)的因特網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議體系不提供任何服務(wù)質(zhì)量保證，因此影協(xié)議體系不提供任何服務(wù)質(zhì)量保證，因此影 響了響了IP電話的通話質(zhì)量，解決的方法可以通過拓展因特網(wǎng)的帶電話的通話質(zhì)量，解決的方法可以通過拓展因特網(wǎng)的帶 寬和制定下

33、一代的寬和制定下一代的IP協(xié)議即協(xié)議即IPv6來加以改進(jìn)。來加以改進(jìn)。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 信息論信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用 移動(dòng)移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懶诺缹?duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?工作在甚高頻工作在甚高頻(VHF)和超高頻和超高頻(UHF)頻段的移動(dòng)通信系統(tǒng)，頻段的移動(dòng)通信系統(tǒng)， 電波傳播方式主要是空間波，即直射波、折射波、散射波及電波傳播方式主要是空間波，即直射波、折射波、散射波及 其合成波。其合成波。 復(fù)雜、惡劣的傳播條件是移動(dòng)信道的特征，陸地移動(dòng)無線復(fù)雜、惡劣的傳播條件是移動(dòng)信道的特征，陸地移動(dòng)無線 信道中信號(hào)的衰落深度可達(dá)信道中信號(hào)的衰落深度可達(dá)30dB

34、，使得數(shù)字傳輸?shù)恼`碼率大，使得數(shù)字傳輸?shù)恼`碼率大 大增加。大增加。 為了保證在如此惡劣的傳播條件下接收信號(hào)的傳輸質(zhì)量，為了保證在如此惡劣的傳播條件下接收信號(hào)的傳輸質(zhì)量， 就必須采用各種抗衰落技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)，例如分集技術(shù)、就必須采用各種抗衰落技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)，例如分集技術(shù)、 擴(kuò)頻技術(shù)、均衡、交織和糾錯(cuò)編碼等。擴(kuò)頻技術(shù)、均衡、交織和糾錯(cuò)編碼等。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 信號(hào)在移動(dòng)信道傳播過程中會(huì)受到各種衰減的影響，接信號(hào)在移動(dòng)信道傳播過程中會(huì)受到各種衰減的影響，接 收信號(hào)功率可表示為收信號(hào)功率可表示為 (15.10) 信道對(duì)信號(hào)的作用可歸結(jié)為：自由空間傳播損耗信道對(duì)信號(hào)的作用可歸結(jié)為

35、：自由空間傳播損耗|d| n，其，其 中中n通常為通常為34；陰影衰落；陰影衰落S(d) ；以及多徑衰落；以及多徑衰落R(d)表示。表示。 從系統(tǒng)工程的角度看，傳播損耗和陰影衰落主要影響到從系統(tǒng)工程的角度看，傳播損耗和陰影衰落主要影響到 無線區(qū)的覆蓋，而多徑衰落則嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸質(zhì)量無線區(qū)的覆蓋，而多徑衰落則嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。 )()()(dRdSddP n 信息論信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用 移動(dòng)移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懶诺缹?duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 將多徑傳播環(huán)境簡(jiǎn)化為某種模型。對(duì)于具有N個(gè)路徑的衰 落信道，多徑傳播模型中的接收功率可以表示為

36、 其中Pt為發(fā)射功率，gb和gm分別是基站和移動(dòng)臺(tái)的天線增 益，Ri是各路徑的地面反射系數(shù)，i是路徑間的相位差。 實(shí)際移動(dòng)環(huán)境中接收信號(hào)的幅度服從瑞利分布，因而多徑 衰落也稱為瑞利衰落。 2 1 1 2 tr 1 4 N i j imb i eRgg d PP 信息論信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用 移動(dòng)移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懶诺缹?duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?(15.11) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 多徑傳播對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懚鄰絺鞑?duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?（1）時(shí)延擴(kuò)展）時(shí)延擴(kuò)展 時(shí)延擴(kuò)展，即在一串接收脈沖中，最大傳輸時(shí)延和最小傳 輸時(shí)延的差值，記為，實(shí)際上就是脈沖展寬的時(shí)間。若 發(fā)送

37、的窄脈沖寬度為T，則接收信號(hào)的寬度變成T+。時(shí)延 擴(kuò)展會(huì)引起碼間串?dāng)_(ISI)。為避免碼間串?dāng)_，應(yīng)使碼元周 期大于時(shí)延擴(kuò)展。 時(shí)延擴(kuò)展可以用數(shù)學(xué)模型來描述，例如在時(shí)延譜模型中， 接收信號(hào)由N個(gè)等間隔的脈沖組成，脈沖的幅度為指數(shù)函 數(shù)，延時(shí)概率函數(shù)為 (15.12) i ep i 1 )( 信息論信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用 移動(dòng)移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懶诺缹?duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （2）相關(guān)帶寬）相關(guān)帶寬 相關(guān)帶寬是對(duì)移動(dòng)信道傳輸一定帶寬信號(hào)的能力的統(tǒng)計(jì) 度量。當(dāng)碼元速率較低時(shí)，信號(hào)帶寬遠(yuǎn)小于信道的相關(guān) 帶寬，信號(hào)通過信道傳輸后各頻率分量的變化具有

38、一致 性，則信號(hào)波形不產(chǎn)生失真，無碼間串?dāng)_，此時(shí)的衰落 為非頻率選擇性衰落；若碼元速率很高，信號(hào)帶寬大于 相關(guān)帶寬，則信號(hào)通過信道傳輸后各個(gè)頻率分量的變化 不一致，將引起波形失真，造成碼間串?dāng)_，此時(shí)的衰落 為頻率選擇性衰落。 相關(guān)帶寬通常用最大時(shí)延Tm的倒數(shù)來表示，即 信息論信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用 移動(dòng)移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懶诺缹?duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?m c 1 T B 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （3）時(shí)間選擇性衰落）時(shí)間選擇性衰落 在移動(dòng)環(huán)境中，移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)會(huì)使接收信號(hào)產(chǎn)生多普勒 頻移，在多徑信道中這種頻移會(huì)成為多普勒頻展。 將多普勒頻展的寬度的倒數(shù)定義為相干時(shí)

39、間，則它表征 了時(shí)變信道對(duì)信號(hào)衰落的節(jié)拍，這種衰落是由于多普勒 效應(yīng)引起的，并且發(fā)生在傳輸波形的特定時(shí)間段上，稱 為時(shí)間選擇性衰落。 時(shí)間選擇性衰落嚴(yán)重影響了數(shù)字信號(hào)的誤碼率，為了減 小其影響，要求碼元速率遠(yuǎn)大于衰落節(jié)拍的速率。 信息論信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用 移動(dòng)移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懶诺缹?duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM) 選定規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè) （RPE-LTP）編碼算法作為其語音編碼方案。RPE-LTP 采用相位與幅度優(yōu)化的等間距規(guī)則脈沖作為激勵(lì)源，合 成波形接近于原始語音信號(hào)。同時(shí)，結(jié)合長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，去 除信號(hào)冗余度，

40、從而降低了編碼速率。RPE-LTP的凈編 碼速率為13 kb/s，語音質(zhì)量MOS得分可達(dá)4.0。 GSM系統(tǒng)的語音處理過程：發(fā)送端先進(jìn)行語音檢測(cè)，將 每個(gè)時(shí)間段分為有聲段和無聲段。在有聲段進(jìn)行語音編 碼產(chǎn)生編碼語音幀，在無聲段對(duì)背景噪聲進(jìn)行估計(jì)，產(chǎn) 生靜寂描述(SID)幀。發(fā)信機(jī)采用不連續(xù)發(fā)射方式，即僅 在包含語音幀的時(shí)段內(nèi)才開啟發(fā)信機(jī)。在語音段結(jié)束時(shí) 發(fā)送SID幀，接收端根據(jù)收到的SID幀中的信息在無聲時(shí) 段內(nèi)插入舒適噪聲。 信息論信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用 數(shù)字移動(dòng)通信中的語音編碼技術(shù)數(shù)字移動(dòng)通信中的語音編碼技術(shù) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 3G移動(dòng)通信系統(tǒng)將提

41、供能全球接入和漫游的廣泛業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)將提供能全球接入和漫游的廣泛業(yè)務(wù)。 CDMA2000系列標(biāo)準(zhǔn)是為滿足系列標(biāo)準(zhǔn)是為滿足3G無線通信系統(tǒng)的要求而提無線通信系統(tǒng)的要求而提 出的。目標(biāo)是提供較高的數(shù)據(jù)速率以滿足出的。目標(biāo)是提供較高的數(shù)據(jù)速率以滿足IMT-2000的性能的性能 要求，即車輛環(huán)境下至少要求，即車輛環(huán)境下至少144 kb/s，步行環(huán)境下，步行環(huán)境下384 kb/s， 室內(nèi)辦公室環(huán)境下室內(nèi)辦公室環(huán)境下2,048 kb/s的傳輸速率。的傳輸速率。 CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)是cdmaOne無線系統(tǒng)的技術(shù)演進(jìn)，其新的無線系統(tǒng)的技術(shù)演進(jìn)，其新的 特點(diǎn)主要包括：多種信道帶寬，即帶寬可以是特點(diǎn)

42、主要包括：多種信道帶寬，即帶寬可以是N 1.2288 MHz；快速前向功率控制；輔助導(dǎo)頻信道；靈活的幀長(zhǎng)，；快速前向功率控制；輔助導(dǎo)頻信道；靈活的幀長(zhǎng)， 有有5ms、10ms、20ms、40ms、80ms、160ms等多種；反向等多種；反向 鏈路相干解調(diào)；前向發(fā)送分集；改進(jìn)的媒體接入控制方案；鏈路相干解調(diào)；前向發(fā)送分集；改進(jìn)的媒體接入控制方案； 可選擇較長(zhǎng)的交織器；以及可選擇較長(zhǎng)的交織器；以及Turbo編碼。其中編碼。其中Turbo編碼是編碼是 CDMA2000中的關(guān)鍵技術(shù)。中的關(guān)鍵技術(shù)。 信息論信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用 Turbo碼在碼在CDMA2000中的應(yīng)用中的

43、應(yīng)用 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)有的有線接入系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn) 不能滿足人們的寬帶業(yè)務(wù)需求；另一方面隨著電信市場(chǎng) 的不斷開放，新運(yùn)營商不斷加入，形成了多方競(jìng)爭(zhēng)的局 面。在這種背景下，寬帶無線接入應(yīng)運(yùn)而生。 寬帶無線接入主要有以下幾種技術(shù)寬帶無線接入主要有以下幾種技術(shù) 無線局域網(wǎng)(WLAN)、藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)、本地多點(diǎn)分 配系統(tǒng)(LMDS)、多點(diǎn)多信道分配系統(tǒng)(MMDS)及其他 （如紅外等）。 無線局域網(wǎng)主要技術(shù)有IEEE802.11b、IEEE802.11a、 IEEE802.11g、HiperLAN等。當(dāng)前最具代表性的是 IEEE802.11b

44、。未來無線局域網(wǎng)與3G存在一定的互補(bǔ)與 競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。 信息論在寬帶無線接入中的應(yīng)用信息論在寬帶無線接入中的應(yīng)用 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 信息論在寬帶無線接入中的應(yīng)用信息論在寬帶無線接入中的應(yīng)用 藍(lán)牙是一種使用2.4GHz2.483GHz無線頻段即工業(yè)、科學(xué)和 醫(yī)療(ISM)頻段的通用無線接口技術(shù)，提供不同設(shè)備間的雙向 短程通信。最高數(shù)據(jù)傳輸速率1Mbit/s、最大傳輸距離為 10cm10m，增加發(fā)射功率可達(dá)100m。藍(lán)牙的優(yōu)勢(shì)是設(shè)備成本 低、體積小。相對(duì)于802.11x系列和HiperLAN家族，藍(lán)牙的作 用不是為了競(jìng)爭(zhēng)而是相互補(bǔ)充。 固定無線接入系統(tǒng)已經(jīng)從最初基于

45、電話接入方式的窄帶系統(tǒng) 演變?yōu)槊嫦驅(qū)拵?shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的寬帶固定無線接入系統(tǒng)。而且 隨著接入網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)升溫以及各種新的技術(shù)不斷被引入，寬 帶固定無線接入系統(tǒng)仍是未來幾年內(nèi)通信市場(chǎng)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 信息論在寬帶無線接入中的應(yīng)用信息論在寬帶無線接入中的應(yīng)用 寬帶無線接入技術(shù)的一些新技術(shù)包括：寬帶OFDM技術(shù)、 3.5GHz頻段的24扇區(qū)天線技術(shù)、軟件無線電技術(shù)、調(diào)制階數(shù) 和覆蓋面大小可變的自適應(yīng)技術(shù)、高效率頻譜成型技術(shù)、自 適應(yīng)動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配技術(shù)、自適應(yīng)信道估值與碼間干擾對(duì)抗技 術(shù)、自適應(yīng)帶寬分配及流量分級(jí)管理技術(shù)、中頻與射頻集成 組裝的緊湊型的戶

46、外單元技術(shù)和高級(jí)編碼調(diào)制與收信檢測(cè)技 術(shù)等。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 藍(lán)牙系統(tǒng)的最小傳輸單位是包，由接入碼、包頭和有效載 荷3個(gè)部分組成。在信道中，數(shù)據(jù)以包的形式傳輸。每個(gè) 包都有包頭檢查(HEC)來保證包的完整性，由線性移位反 饋寄存器產(chǎn)生。生成多項(xiàng)式為 g (x) = (x+1) (x7+ x4+ x3+ x2+1) = x8+ x7+ x5 + x2+ x +1 信息論在寬帶無線接入中的應(yīng)用信息論在寬帶無線接入中的應(yīng)用 藍(lán)牙系統(tǒng)中的差錯(cuò)控制技術(shù)藍(lán)牙系統(tǒng)中的差錯(cuò)控制技術(shù) 東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的 一個(gè)里程碑。802.11 標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使得無線局域網(wǎng)在各種 有移