信息論在信息與通信工程領(lǐng)域的應(yīng)用

信息論在信息與通信工程領(lǐng)域的應(yīng)用第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日信息論在保密通信中的應(yīng)用多媒體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)信息論在數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用信息論在寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)中的應(yīng)用信息論在其他領(lǐng)域的應(yīng)用第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D14.1加密信道模型

信息論在保密通信中的應(yīng)用第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日代碼的實(shí)際碼率或語(yǔ)言的實(shí)際熵定義為長(zhǎng)度為N的消息中每字符包含的平均信息比特?cái)?shù)，表示為(14.4)

其中H(X)是消息熵，即最佳編碼消息的比特?cái)?shù)。當(dāng)N很大時(shí)，據(jù)估計(jì)，中文的r值不大于5比特/漢字，英文的r值約在1.0到1.5比特/字符之間。絕對(duì)碼率或語(yǔ)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r’表示：r’=lbL(14.5)

其中L是語(yǔ)言包含的字符數(shù)。中文的絕對(duì)碼率或最大熵約為13.9比特/漢字，對(duì)英文字母，r’=lb

26=4.7比特/字符。信息保密技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)基本度量

第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日代碼的冗余度用實(shí)際碼率和絕對(duì)碼率來(lái)定義：D=r’–r(14.6)

英語(yǔ)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(yǔ)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。信息保密技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)基本度量第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日多媒體通信中的編譯碼技術(shù)從應(yīng)用的角度來(lái)看，多媒體就是文本、音頻、視頻、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等多種不同形式的信息表達(dá)方式的有機(jī)綜合。隨著應(yīng)用的增長(zhǎng)，術(shù)語(yǔ)“多媒體”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)。多媒體應(yīng)用的根本目的是以自然習(xí)慣的方式，高效安全地接受計(jì)算機(jī)世界的信息，這些信息通過(guò)計(jì)算機(jī)生成的媒體來(lái)展現(xiàn)。第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日多媒體通信中的編譯碼技術(shù)多媒體通信簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)壓縮是多媒體發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的分類(lèi)有多種方法，其中按照信號(hào)質(zhì)量有無(wú)損失可分為有損編碼和無(wú)損編碼。無(wú)損編碼又稱(chēng)為冗余壓縮，主要用于文本數(shù)據(jù)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(guò)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(lái)的一樣。典型的無(wú)損壓縮算法有Huffman編碼、費(fèi)諾-香農(nóng)編碼、算術(shù)編碼、流程編碼、Lempel-Zev編碼等。有損壓縮又稱(chēng)為熵壓縮，適用于圖像和聲音的壓縮。在壓縮過(guò)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，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。第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D15.1多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)分類(lèi)第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日多媒體通信中的編譯碼技術(shù)多媒體通信簡(jiǎn)介與多媒體通信有關(guān)的壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要有音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)G系列、靜態(tài)圖像壓縮編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEG、視頻圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.261和H.263、運(yùn)動(dòng)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG系列。當(dāng)前多媒體編碼技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向就是綜合現(xiàn)有的編碼技術(shù)，制定全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使信息管理系統(tǒng)具有互操作性并確保未來(lái)的兼容性。第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日多媒體會(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：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)。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(MCU)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)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)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，包括公共電話交換網(wǎng)(PSTN)、局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、ISDN、異步傳輸模式(ATM)等。多媒體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)第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日媒體通信技術(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。多媒體會(huì)議系統(tǒng)的圖像糾錯(cuò)編碼原理如圖15.6所示。當(dāng)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)分組，然后送入BCH糾錯(cuò)編碼單元，按照BCH（511,493）算法算出18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)據(jù)分組剛好對(duì)齊，然后兩者復(fù)合起來(lái)送入多路利用單元。在接收端，解碼器對(duì)圖像進(jìn)行BCH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。

多媒體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)第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日多媒體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)圖15.6多媒體會(huì)議系統(tǒng)中的圖像糾錯(cuò)編碼

第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)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ISO7498標(biāo)準(zhǔn)定義了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的對(duì)象的類(lèi)型、關(guān)系和約束，及7層開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型，如圖15.7所示。圖15.7OSI參考模型中的體系結(jié)構(gòu)第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D15.8TCP/IP模型原理第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)鏈路通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程，在不太可靠且有外來(lái)干擾的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的、基本無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸數(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)確地判斷出一幀的開(kāi)始和結(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(guò)收方及時(shí)接收和處理的能力，當(dāng)接收方來(lái)不及接收時(shí)，就必須采取措施來(lái)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)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程中的差錯(cuò)控制技術(shù)第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日（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)編碼即前向糾錯(cuò)，由于開(kāi)銷(xiāo)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)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(guò)程。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)第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)鏈路層中的差錯(cuò)控制用于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃约皞鬏斝?，主要的方式有以?種：（1）自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)；（2）前向糾錯(cuò)；（3）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)是在確定的信道條件下，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。常用的分組碼包括循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）、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。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)第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日網(wǎng)絡(luò)電話也稱(chēng)IP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、視頻等結(jié)合起來(lái)，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)是IP網(wǎng)和PSTN之間的接入設(shè)備，其接入服務(wù)模塊提供IP網(wǎng)接口的PSTN接口。在PSTN一側(cè)，輸入端對(duì)用戶語(yǔ)音進(jìn)行編碼和壓縮，在通話過(guò)程中，接入服務(wù)模塊將語(yǔ)音流轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式，即打包，然后通過(guò)因特網(wǎng)接口送入因特網(wǎng)。同樣，在IP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，還原為語(yǔ)音流格式，然后進(jìn)行解壓縮和語(yǔ)音還原，進(jìn)入PSTN一側(cè)的通過(guò)輸出端。網(wǎng)閘是服務(wù)控制模塊，用于用戶的注冊(cè)和管理。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)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)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D15.11H.323語(yǔ)音編碼和視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)體系第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中廣泛采用。語(yǔ)音信號(hào)壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)建議為G.7XX系列，見(jiàn)表15.2。由于語(yǔ)音通信對(duì)實(shí)時(shí)性的要求較高，因此在網(wǎng)絡(luò)電話中采用資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）對(duì)語(yǔ)音優(yōu)先處理。在WAN中傳輸速率小于512kb/s時(shí)，IP網(wǎng)的路由器應(yīng)設(shè)定語(yǔ)音包的優(yōu)先級(jí)為最高。在全雙工電話通信過(guò)程中，僅有40%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)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日ITU建議制定時(shí)間碼率(kb/s)編碼算法說(shuō)明G.711197264(56)PCM(/A)3kHz語(yǔ)音帶寬，8kHz采樣G.7211984/198632ADPCM3kHz語(yǔ)音帶寬，8kHz采樣G.722198664/56/48SBC-ADPCM7kHz語(yǔ)音帶寬，16kHz采樣G.723198640/32/24ADPCM

G.723.1

6.3/5.27MP-MLQ/ACELP

G.726199016ADPCM

G.727199032/24/16ADPCM

G.728199216LD-CELP低時(shí)延CELPG.72919968CS-ACELP

G.729A19968

可用于DSVDG.729B1996

用于V.70終端，語(yǔ)音激活表15.2語(yǔ)音編碼的主要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)網(wǎng)絡(luò)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(yǔ)音包將被丟棄處理，造成語(yǔ)音失真，因此在IP電話中需采用語(yǔ)音抖動(dòng)處理技術(shù)，以克服IP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(yǔ)音包，用穩(wěn)定平滑的速率從緩沖區(qū)中取出語(yǔ)音包，經(jīng)解壓縮和還原語(yǔ)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(yǔ)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)，Intra-Packet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(yǔ)音數(shù)據(jù)；Extra-Packet在每個(gè)語(yǔ)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)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)10%~20%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。

第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)網(wǎng)絡(luò)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(yǔ)音終端和因特網(wǎng)之間將連續(xù)的語(yǔ)音信號(hào)劃分成確定長(zhǎng)度的多個(gè)語(yǔ)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，以實(shí)現(xiàn)在IP交換網(wǎng)中的傳輸。封裝方法為在語(yǔ)音數(shù)據(jù)報(bào)前面加上總長(zhǎng)度為40字節(jié)的報(bào)頭。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(yǔ)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)中所加封的語(yǔ)音數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)量。顯然加封的語(yǔ)音報(bào)越多，封裝效率越高，但是全網(wǎng)傳輸延遲也就增大。

第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的編譯碼技術(shù)網(wǎng)絡(luò)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，對(duì)IP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。由于語(yǔ)音業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求較高，對(duì)語(yǔ)音的全程往返延遲應(yīng)控制在450ms較為合適。因此，編碼打包后形成的單位碼流通常為20kb/s，與基于64kb/s的G.711PSTN交換相比，帶寬壓縮了約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)展前景，但是目前還存在一些需要解決的問(wèn)題，例如由于目前因特網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議體系不提供任何服務(wù)質(zhì)量保證，因此影響了IP電話的通話質(zhì)量，解決的方法可以通過(guò)拓展因特網(wǎng)的帶寬和制定下一代的IP協(xié)議即IPv6來(lái)加以改進(jìn)。

第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懝ぷ髟谏醺哳l(VHF)和超高頻(UHF)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(wú)線信道中信號(hào)的衰落深度可達(dá)30dB，使得數(shù)字傳輸?shù)恼`碼率大大增加。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，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。第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日信號(hào)在移動(dòng)信道傳播過(guò)程中會(huì)受到各種衰減的影響，接收信號(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|d|–n，其中n通常為3~4；陰影衰落S(d)；以及多徑衰落R(d)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無(wú)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。信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懙诙?yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日將多徑傳播環(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(chēng)為瑞利衰落。

信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊?15.11)第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日多徑傳播對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懀?）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)送的窄脈沖寬度為T(mén)，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(lái)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)信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懙诙隧?yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日（2）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(guò)信道傳輸后各頻率分量的變化具有一致性，則信號(hào)波形不產(chǎn)生失真，無(wú)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(guò)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(lái)表示，即

信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懙诙彭?yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日（3）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)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(chēng)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。信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用移動(dòng)信道對(duì)數(shù)字傳輸?shù)挠绊懙谌?yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日全球移動(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(yǔ)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(yǔ)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，從而降低了編碼速率。RPE-LTP的凈編碼速率為13kb/s，語(yǔ)音質(zhì)量MOS得分可達(dá)4.0。GSM系統(tǒng)的語(yǔ)音處理過(guò)程：發(fā)送端先進(jìn)行語(yǔ)音檢測(cè)，將每個(gè)時(shí)間段分為有聲段和無(wú)聲段。在有聲段進(jìn)行語(yǔ)音編碼產(chǎn)生編碼語(yǔ)音幀，在無(wú)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(yǔ)音幀的時(shí)段內(nèi)才開(kāi)啟發(fā)信機(jī)。在語(yǔ)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(wú)聲時(shí)段內(nèi)插入舒適噪聲。

信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用數(shù)字移動(dòng)通信中的語(yǔ)音編碼技術(shù)第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日3G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3G無(wú)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IMT-2000的性能要求，即車(chē)輛環(huán)境下至少144kb/s，步行環(huán)境下384kb/s，室內(nèi)辦公室環(huán)境下2,048kb/s的傳輸速率。CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)是cdmaOne無(wú)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N1.2288MHz；快速前向功率控制；輔助導(dǎo)頻信道；靈活的幀長(zhǎng)，有5ms、10ms、20ms、40ms、80ms、160ms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；可選擇較長(zhǎng)的交織器；以及Turbo編碼。其中Turbo編碼是CDMA2000中的關(guān)鍵技術(shù)。信息論在數(shù)字移動(dòng)通信中的應(yīng)用Turbo碼在CDMA2000中的應(yīng)用第三十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日隨著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(kāi)放，新運(yùn)營(yíng)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(wú)線接入應(yīng)運(yùn)而生。寬帶無(wú)線接入主要有以下幾種技術(shù)

無(wú)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(wú)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。未來(lái)無(wú)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(wú)線接入中的應(yīng)用第三十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日信息論在寬帶無(wú)線接入中的應(yīng)用藍(lán)牙是一種使用2.4GHz~2.483GHz無(wú)線頻段即工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻段的通用無(wú)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10cm~10m，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(wú)線接入系統(tǒng)已經(jīng)從最初基于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(wú)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(wú)線接入系統(tǒng)仍是未來(lái)幾年內(nèi)通信市場(chǎng)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。第三十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日信息論在寬帶無(wú)線接入中的應(yīng)用寬帶無(wú)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(wú)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。

第三十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日藍(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(lái)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)(x