1、1網絡技術導論網絡技術導論信息源和通信終端信息源和通信終端2011年春季學期2目目 錄錄l一、信息源l二、信息論的信息和熵l三、信源信號分析l四、信源編碼l五、終端功能l六、終端系統結構l七、終端應用和設計3一、信息源（信源）一、信息源（信源）l“輸入信息/消息，輸出原始信號”l信源的基本特征l模擬信息l頻率：通常指代表頻率；l帶寬：最高頻率間最低頻率之差，單位赫茲l數據信息l速率：每秒比特或波特（每秒變化的次數）；l帶寬：通常指每秒比特，與速率意思相同。l數據量：字節。Byte, Kbytes, Mbytes, Gbytes, Tbytes4信源的特征（）信源的特征（）l1、話音音頻信號l頻

2、率，20Hz5000Hzl通信中的音頻：300Hz3400Hzl頻帶：從最低頻率到最高頻率之間l帶寬：最高頻率與最低頻率之差l通信中的話音頻帶3100Hzl一般講4KHz5信源的特征（）信源的特征（）l2、影像視頻信號l靜止的影像l形狀l顏色（三基色的關系）l活動的影像l連續的靜止影像；l24張/秒的靜止影像，可以產生連續動作的效果；（人眼的滯留效應）l模擬的視頻信號6MHz6信源的特征（）信源的特征（）l3、數據l信息源的一定量的數據，若要求在規定的時間內傳送出去，則以數據量除以時間，就是傳送信息需要的速率。l一般的數據傳送沒有明確的通信速率要求；l話音或影像信息數字化之后的數據傳輸時，有非

3、常清楚和嚴格的速率、實驗要求。l話音數字化、影像數字化，以及音頻視頻編碼技術是電話交換、多媒體通信中的重要技術。7二、信息論的信息和熵二、信息論的信息和熵l1、信息和熵l仙農發展的信息論提供了對數據通信信道容量的嚴格度量方法。l信息論中有兩個概念：信息和熵；在信息論領域中，信息研究的是如何減少一事件的不確定性，而熵表示平均信息量。8信息量信息量l定義定義：若一個消息出現的概率為P，則這一消息所含信息量I為：l當，a=2，信息量單位為比特（bit）；a=e，信息量單位為奈特（nit）；a=10，信息量單位為哈萊特；l事件出現的不確定性，可以用其出現的概率來描述。信息量I的大小與消息出現的概率P密

4、切相關；l如果一個消息所表示的事件是必然事件，即該事件出現的概率為100，則該消息所包含的信息量為0；l如果一個消息表示的是不可能事件，即該事件的出現的概率為0，則這一消息的信息量為無窮大。l對信息進行度量，科學家哈萊特提出采用消息出現概率倒數的對數作為信息量的度量單位。 1logaIP9熵熵l熵的定義：從一個隨即變量值中得到的平均信息量。l熵的一個應用，就是深刻揭示用于數據壓縮算法的設計中。隨即變量或消息源的熵，決定了在無損地表示隨機變量或不同消息是所需位數的界限。熵就成為設計研所算法是最好的衡量標準。l在信息編碼時，不使用定長編碼，而使用變長編碼；用較短的碼子與較大概率的值相對應，用較長的

5、碼子于較小概率的值相對應，l莫爾斯碼（電報碼）、霍夫曼編碼（Huffman）NjNjjjjjPPPPxH11)log()/1log()(= 10三、信源信號分析三、信源信號分析l信源信號的表示方式l1、模擬信號l連續時間變化的函數l正弦信號l2、數字信號l離散的序列l編碼，例如：二進制編碼11信號的時域分析信號的時域分析l時域：信號的表示形式是時間的函數。l其中，三個重要參數是：幅度（振幅）、頻率和相位。l 正弦波的幅度，表示正弦波的最大值；l 正弦波的角頻率，；l 正弦波的頻率，表示正弦在單位時間內重復變化的次數，單位：Hz；l 正弦波的初相位，時，即值決定的大小。( )cos()mtUtm

6、Uf12時域信號的波形時域信號的波形TimeAmplitude213信號的頻域分析信號的頻域分析l在通信領域中，信號的頻域觀點比時域觀點更為重要。如果不考慮相位，正弦波的時域表達式為：l根據傅立葉變換，其頻域表達式為：00( ) ()()mU ( )cos()cos(2)mmtUtUft14頻域信號波形頻域信號波形000mU振幅15時域分析和頻域分析關系時域分析和頻域分析關系xy20( )f H z振 幅 (V)13一個時域信號由兩個正弦波信號疊加構成，其一：幅度為3V，頻率為1hz；其二：幅度為1V，頻率為3hz。 兩條譜線的長度分別代表兩個正弦波的幅度，譜線在頻率軸的位置分別代表兩個正弦波

7、的頻率。16信號分析簡要結論信號分析簡要結論l利用傅里葉變換，任何信號都可以表示為多個頻率（直至無窮多個）正弦波的組合。l信號在時域縮減，在頻域展寬；l信號在時域展寬，在頻域縮減。l信號的時間周期越長，則頻率越低；反之，信號的時間周期越短，則頻率越高。 17四、信源編碼四、信源編碼l、話音編碼lPCM（脈碼調制）l采樣、量化、編碼l采樣定律：采樣頻率是信號最高頻率的兩倍，就可以保證得到離散信號不丟失原信號的信息；l每秒8000次采樣l量化：將離散的信號近似等于其最接近的標準的電壓（電平）幅度值；l均勻量化l非均勻量化，提高小信號的信噪比。l編碼：用個二進制位表示每一個量化后的值。l8000 x

8、8=64000 bit/s18四、信源編碼（四、信源編碼（2）l、影像編碼l活動影像可以看作一個接一個的靜態圖像，對相鄰靜態圖像間的差別進行編碼是一個有效的壓縮方法。l運動補償，在一幀圖像中的一個部分將與相鄰幀相同尺寸的部分完全一樣或非常相似。lMPEG2三種類型的幀，I、P、B；lI內幀，靜止圖像；lP預測幀，參考前面定位幀進行編碼；lB雙向插入幀，參考找在前面和在后面的定為幀進行編碼；l傳輸帶寬在6M左右；運動內容編碼傳輸數量多。19視頻編碼中國標準視頻編碼中國標準AVS20四、信源編碼（四、信源編碼（3）l一般文本編碼l英文編碼：l在計算機內部以及通信過程中通常使用的文本編碼是美國標準信

9、息交換編碼（ASCII，American Standard Code for Information Interchange)；l一個字符7個比特；l中文編碼：l國標碼GB碼；l16個比特表示一個中文字；21五、終端功能五、終端功能l終端系統一般功能l1、信息輸入l2、信息處理或變換l3、原始信號輸出22五、終端功能五、終端功能l電話終端l送話器（話筒）l將人的聲音轉換為電信號；l話機l發話時，將電信號放大，然后向用戶線上傳輸；l受話時，從用戶線接受信號，放大后向受話器傳送。l受話器（聽筒）l將電信號轉換為人可以聽到的聲音。23五、終端功能五、終端功能l視頻終端l輸入設備l攝像機，掃描輸入；信

10、息編碼；l存儲設備l內存、外存；l內容處理l編輯、剪輯處理；l通信設備l專用的通信處理集成電路；l輸出設備l顯示器；解碼處理；24五、終端功能五、終端功能l數據終端l輸入裝置l鍵盤、鼠標等l存儲裝置l內存、外存l通信處理l專用的通信處理器件、集成電路；l輸出裝置l顯示器、喇叭等25六、終端系統結構六、終端系統結構局域網/USB通信處理中央處理機CPU輸入設備輸出設備專用集成電路存儲器RAM/ROM提示/告警輸出串行通信處理編碼解碼設備鍵盤2627七、終端應用和設計七、終端應用和設計28終端類型示意終端類型示意l電話、3類傳真機l電話網終端l移動電話l移動電話網終端lGSM TD-SCDMA WCDMAlCDMA2000 CDMA2000/evdolPHSl計