联系:信源编码经过信号调制之后转变为信道编码。三者区别如下:
一、主体不同
1、信道编码:通过信道编码器和译码器实现的用于提高信道可靠性的理论和方法。
2、信源编码:是一种以提高通信有效性为目的而对信源符号进行的变换,或者说为了减少或消除信源冗余度而进行的信源符号变换。
3、调制:使一种波形的某些特性按另一种波形或信号而变化的过程或处理方法。
二、方式不同
1、信道编码:对数码流进行相应的处理,使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力,可极大地避免码流传送中误码的发生。
2、信源编码:将信源的模拟信号转化成数字信号,以实现模拟信号的数字化传输。
3、调制:就是用一个信号(调制信号)去控制另一作为载体的信号(载波信号),让后者的某一参数(幅值、频率、相位、脉冲宽度等)按前者的值变化。
三、目的不同
1、信道编码:增加通信的可靠性。但信道编码会使有用的信息数据传输减少,信道编码的过程是在源数据码流中加插一些码元,从而达到在接收端进行判错和纠错的目的
2、信源编码:为了对抗信道中的噪音和衰减,通过增加冗余,如校验码等,来提高抗干扰能力以及纠错能力。
3、调制:提高信号抗干扰能力。为了充分利用信道容量,满足用户的不同需求,通信信号采用了不同的调制方式。
参考资料来源:百度百科-信号调制
参考资料来源:百度百科-信源编码
参考资料来源:百度百科-信道编码
学习信息论与编码感想多媒体信息是未来人类获取信息最主要的载体,因此它已成为目前世界上技术开发和研究的热点。视频信息作为多媒体信息中最被关注、数据量最大的一员,现在也正面临着一场其意义不亚于从模拟到数字的技术进步革新:从传统的矩形DCT变换编码到根据视频内容、划分对象、分别变换编码的新的编码方法。
一、传统的编码方式
传统的视频编码是以视频信号的数字量为编码对象的,与视频信息的内容无关,无论是M-JPEG、MPEG-1还是MPEG-2,都是以DCT矩形变换块为变换编码单元,对DCT块内图像的亮度和色度进行特征取样,提取像素;采用帧间编码、运动估测技术,在参考帧帧内DCT编码的基础上,对DCT块内图像的像素特征进行差值预测编码。基于矩形DCT编码的视频编码在设计思想上只考虑到对信号数据进行处理的需要(比如小的比特率以利于传输、高的比特率以保证质量),但未考虑视频信息--图像内容本身的含义和重要性,以及视频信息应用者的主观需求(比如部分内容的提取功能)。另外,这种基quot;块"的压缩算法在低码率时容易产生"方块效应"和"抽帧",大大缩小了视频信息的应用领域。
小波变换是一种新的变换编码方法,它与DCT变换相比,考虑到了视频信号对不同应用环境的自适应性(不同的清晰度与比特率),可以将基础图像层与增强图像层分离编码传输,用户可根据实际情况选择是否打开增强图像层。但无论用户选择是或否,被传送的视频信息却都是一样的。
二、 基于内容对象的编码
1、 VO与VOP概念的引入
传统的视频编码方式是将整个视频信号作为一个内容单体来处理,其本身不可再分割,而这与人类对视觉信息的判别法则,也就是大脑对视神经导入的视觉信号的处理方法是完全不同的。这就决定了我们不可能将一个视频信息完整的从视频信号中提取出来,比如:将加有台标和字幕的视频恢复成无台标、字幕的视频。解决问题的惟一途径就是在编码时就将不同的视频信息载体--视频对象VO(Video Objects)区分开,独立编码传送,将图像序列中的每一帧,看成是由不同的VO加上活动的背景所组成。VO可以是人或物,也可以是计算机生成的2D或3D图形。VO具有音频属性,其属性赋值可能quot;有"或者是"无"。但音频的具体内容数据是独立于视频编码、传输的。VO概念的引入,更加符合人脑对视觉信息的处理方式,并使视频信号的处理方式从数字化进展到智能化。提高了视频信号的交互性和灵活性,使得更广泛的视频应用和更多的内容交互功能成为可能。
现代图像编码理论指出,人眼捕获图像信息的本质是"轮廓-纹理",即人眼感兴趣的是VO的一些表面特性,如形状、运动、纹理等。VO的表面往往是不规则的、千变万化的,但可将其视为一定视角下,n个形状规则的、具有一定纹理的剖面的组合的连续运动,这些剖面的组合称为视频对象面VOP(Video Object Profile)。VOP描述了VO在一定视角条件下的表面特性。VOP的编码主要由两部分组成:一个是形状编码,另一个是纹理和运动信息编码。VOP纹理编码和运动的预测、补偿在原理上同MPEG-2基本一致,而形状编码技术则是首次应用在图像编码领域。
2、新的编码技术
合成VO的独立编码 在以前,2D或3D动画被看作是视频的一部分,并一概以视频的方法来处理。实际上,根据合成VO的合成机理和特性,大部分合成VO都可以用通用的有关图形文本的多种表达方式来描述。非复杂性合成VO将被视为一种独立于视频的数据类型来编码,并定义了其描述框架、通用的数据流结构和灵活的接口。而复杂性合成VO和自然VO的编码方法,将采用以下的编码方法。
基于矩形窗口的VOP分割 考虑到与现有标准的兼容,目前已得到应用的VO编码技术,比如MPEG4,仍采用了基于矩形窗口的内容分割法。编码时,首先利用像素特征统计,将每一个VOP都限定在一个矩形窗口内,称之为VOP窗口(VOP Window),取窗的原则为:长、宽均为16像素的整数倍(便于对现有标准的兼容和将来的扩展),同时保证VOP窗口中非VOP的宏块数目最少。目前标准中的视频帧可认为是一个无VOP的特例,在编码过程中将形状编码模块屏蔽掉就可以了。在一个VOP窗口内,VOP剖面的形状也是采用8×8像素的矩形形状。针对不同的VOP,可以根据不同的应用场合和运动、变化的特点,采用固定的或可变的VOP帧频(即VOP刷新频率)。
矩形窗口分割法并不能体现VOP的具体形状信息。为了确认采用矩形窗口分割法的VOP的形状信息,就引入了形状编码技术。形状编码其实并不是什么新技术,它在计算机图形学、计算机视觉领域早有应用。而目前的视频编码标准中的位图技术其实就是形状编码的简单特例。位图采用矩阵的形式来表示二值(0或1)的形状信息,具有较高的编码效率和较低的运算复杂度。VOP的形状信息有两类:边缘信息和灰度信息。边缘信息用0、1来表示VOP的形状,0表示非VOP区域,1表示VOP区域。对于包含一定透明度的VOP区域,可以用灰度信息(取值0~255之间)来表示透明程度,其中0表示完全透明,255表示完全不透明。对于模糊边缘部分,可将其视为灰度信息从周围已知VOP区域的灰度值向0值的过渡区域,采用内插法确定其形状信息。
基于小波变换的VOP分割 基于矩形窗口的VOP分割依旧存在"块效应"问题,而基于小波变换的VOP分割则可以很好的解决这个问题,而且由于这种分割方法的本身就包含了VOP的形状信息,所以无需另对形状信息进行判别与编码。基于小波变换的VOP分割方法是目前最为活跃的视频编码课题研究领域,各种算法不断的被发表,但基本上可以划分为两类方法:
1、利用图像灰度特征分割:不同的图像具有不同的灰度分布,利用小波变换,将图像变换到小波域,产生各层、各子带图像。小波变换后,大部分的能量是集中在低频子带图像上,即大面积的平均灰度区域信息主要在低频子带图像中体现。根据信息论的原理,确定多个灰度阈值,可以将具有不同灰度的VOP从低频子带图像中分离。同时再利用高频子带图像以及模糊数学模型,确定每一个VOP的边缘信息。利用图像灰度特征分割的小波变换,是沿扫描方向的单方向变换。
2、利用图像纹理特征分割:纹理是一种局部特征反复出现的结果,它体现了图像的局部频域信息。对于一幅数字图像,进行多方向的小波变换是可行的,比如对一帧画面进行垂直方向或对角线方向的小波变换。经过多种小波变换后可得到不同方向的各子带图像,它们各自蕴涵着不同纹理的局部频谱信息和纹理走向等信息。对具有相同频谱特征的图像局部进行聚类分析,并根据纹理频谱和纹理走向确定该聚类的纹理边缘。根据信息论原理和运动估测,将运动矢量具有相关性的聚类二次归类于不同的对象(即VOP),并影射成不同灰度显示。多级小波变换的结果最多可线性的影射成0~255灰度级显示。进行小波变换的方向越多,各方向的夹角越小,图像分割也就越准确,但计算量也随之迅速膨胀。根据局域纹理中心频率的变化自适应地选择小波变换的级数(几个方向的变换)和方向,有助于在图像分割的准确性和计算量之间达到平衡。正如本文前面所述,人眼捕获图像信息的本质quot;轮廓-纹理",故基于多方向小波变换的提取图像特征、分割纹理图像的方法符合人眼视觉生理的特点,是纹理图像分析的重要发展方向。
无论是哪一种方法,当得到不同VOP的不同灰度表示之后,通过类似于键技术的多通道处理,即可得到多个原始的彩色VOP。目前实验表明,基于小波变换的图像分割在边界上仍有些模糊,但总体效果还是相当满意的,达到了分割纹理图像的目的。
VOP运动信息编码和运动补偿 人眼在观看图像时,会自动跟踪人所感兴趣的VOP。即人看的不是时间轴上的信息,而是VOP的运动轨迹---光流轴上的信息。光流轴是VOP上的一点在活动图像上的运动轨迹,它在不同的帧中位于不同的空间位置,其意义在于:VOP自身的各种变化都将映射于光流轴上的一点。光流轴信息的独立编码将带来诸多好处:(1)在编码时,对于刚性VOP,由于它在运动中不会发生形状和纹理上的变化,故该VOP只需要完成一次采样、编码,而后就只需发出几个运动矢量指明它的光流轴即可;对于非刚性VOP,只需在发生变化时才需要重新采样、编码,这就使得不同的VOP采用不同的VOP帧频成为可能,将编码的数据率最低限度的降低。(2)VOP在运动中的各种变化都将"留迹"于光流轴,当在进行运动补偿时,比如不同制式之间的转换或者慢动作的制作,就可以根据光流轴映射信息,采用内插法得出时间轴上某一确定点的VOP状态,达到无损转换的目的。(3)在时间轴上,简单的将一个图像序列的两路信号叠加,随即噪波和图像的活动部分都得不到增强;若在光流轴上进行信号叠加,活动图像的降噪问题就得到了简单解决。
VOP的运动估测是指:分析两个或更多帧上的VOP,确定光流轴,以判断下一帧中VOP可能出现的位置。VOP的运动补偿是指:根据VOP光流轴的取向和光流轴上VOP自身变化得映射信息,矫正VOP在时间轴上的运动矢量。运动预测和运动补偿技术可以去除图像信息中的时间冗余成分,VOP的运动信息编码可视为从像素向任意形状的VOP的延伸。
纹理编码 在已得到实际应用的MPEG-4中,VOP的纹理编码基本上仍采用基于8×8像素块的DCT方法,有3种模式:帧内编码模式(I-VOP)、帧间预测编码模式(P-VOP)和帧间双向预测编码模式(B-VOP)。编码时,对于完全位于VOP内的像素块,则采用经典的DCT方法;对于完全位于VOP之外的像素块则不进行编码;对于部分在VOP内,部分在VOP外的像素块则首先采用图像填充技术来获取VOP之外的像素值,之后再进行DCT编码。
依据视觉特性的纹理编码目前仍处于理论研究阶段,其目标是:建立常见纹理局部特征符号集,定义描述纹理分布、走向的多媒体语言。以人脸为例:人脸定义参数(FDP)描述了特定人脸纹理形状模型与通用人脸模型之间的差别,通过接收到的各种FDP,能把通用的人脸模型变换成由其形状和纹理确定的特定人脸。人脸动画参数(FAP)描述了特定的人脸表情与中性表情的变化关系,通过接收到的各种FAP能生成人脸的各种表情以及与声音同步的嘴唇活动等。这样的合成编码不仅可极大地提高编码效率(可获得1kbps的超低码率),而且为制作新的人脸等对象提供了方便。
分级编码 多媒体的应用场合具有不同的信道带宽、处理能力、显示能力及用户需求,要求在解码端支持时域、空间及质量的上伸缩性,即分级编码。分级编码可以通过视频对象层VOL(Video Object Layer)的数据结构来实现。每一种分级编码都至少有2层VOL,低层称为基本层,高层称为增强层。空间伸缩性可通过增强层强化基本层的空间分辨率来实现,因此在对增强层中的VOP进行解码之前,必须先对基本层中相应的VOP进行解码。同样对于时域伸缩性,可通过增强层来增加视频序列中某个VO(特别是运动的VO)的帧率,使其与其余区域相比更为平滑。
三、 新的技术标准--MPEG 4
首次采用VO编码技术的视频编码标准是由MPEG 4。MPEG 4于1999年年初正式成为国际标准(标准号为ISO/IEC 14496),在1999年12月的后继版本中增加了可变形、半透明视频对象及其工具的先进功能,它进一步提高了编码效率,并与第一版反向兼容。
1、MPEG 4标准的构成
1) DMIF(The Dellivery Multimedia Integration Framework):多媒体传送整体框架协议。MPEG-4标准将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内,旨在为多媒体通信及应用环境提供灵活的算法及工具,用于实现音视频数据的有效编码及更为灵活的存取。它解决了多领域中多媒体应用个性化交互 *** 作的问题。
2) 解码器:定义了MPEG-4系统特殊的解码模式(SDM),要求特殊的缓冲区和实时模式。
3) 音频编码:支持自然声音和合成声音,支持音频的对象特征。
4) 视频编码:支持自然和合成的视觉对象,合成的视觉对象包括2D、3D动画和人面部表情动画等。
5) 场景描述BIFS(Binary Format for Scene description):关于一组VO的时空结构关系的参数信息,主要描述了各VO在一具体背景下的相互关系与同步等问题,以及VO及其背景的知识产权保护等问题。BIFS与VO对象特征信息的编码、传输是相对独立的。场景描述信息编码及其的独立传输是实现用户端编辑 *** 作的关键:在解码之后和场景合成之前,用户可以通过对BIFS参数的重新设置来对VO 进行多种编辑 *** 作,如增减、缩放、平移,甚至一些特技效果。
下面的表格反映了MPEG体系的部分技术指标。MPEG-4是高比率有损压缩(比如将一个9 GB的DVD视频压缩拷贝到只有700MB空间的CD-ROM上),其图像质量始终无法与MPEG-2相比。当MPEG-4与MPEG-2的码率输出相同时,其质量仍稍逊于MPEG-2。同时,MPEG 4对硬件的要求也较高。事实上,我们注意到MPEG-4在保证令人满意的图像质量的情况下,更注重较低的数据率和灵活的交互功能。
2、MPEG 4编码器
MPEG 4编码简化原理图如图一。
对于输入视频序列,通过分析确认n个视觉目的对象为编码对象,将其认定为n个VO(n=1,2,3…),对每一个VO编码后形成这个VO的VOP数据流。VOP的编码包括对运动(采用运动预测方法)及形状、纹理(采用变换编码方法)的编码。由于VOP具有任意形状,因此要求编码方案可以处理形状(Shape)和透明(Transparency)信息,这就是与只能处理矩形帧序列的现有视频编码标准的根本区别。在MPEG-4中,矩形帧被认为是VOP的一个特例,这时编码系统不用处理形状信息,退化为类似于MPEG-1、MPEG-2的传统编码系统,同时也实现了与现有标准的兼容。除去VO的其余图像部分--背景,仍采用传统的矩形DCT变换编码;VO场景描述信息(VO自身信息,如VO对象的知识产权、和VO间的位置、逻辑关系等)也要进行编码,最后和VOP流、背景一起送入MPEG 4帧复合器,生成MPEG 4流输出。
需指出的是:在VO分割后,每一个VO都需要一个VOP编码通道,在图一中只画出了一个。多个VOP帧发生器的输出在MPEG 4帧复合器中可实现灵活地多路复用编码或同步并行传输编码,以适应各种传输环境和要求。MPEG 4解码是以上编码过程的逆过程。可以看出,独立于背景的VO编码可以实现接收端的用户对VO对象进行选择性地 *** 作。
3、MPEG 4视频编码功能与特点
MPEG 4标准的制定有两个目标:低比特率的多媒体通信和多工业的多媒体通信的综合。即MPEG-4遵循灵活的编码工具框架体系,设计了一个开放的编码系统,对于不同的应用采用不同的编码算法,以达到低比特率通信的目标。MPEG-4解码器是可编程的,相应的解码信息可与内容本身一起传输下载。与现有的MPEG-1和MPEG-2视频压缩相比,MPEG-4视频有一些重要的改进:
1)基于内容的交互功能: MPEG-4提供了全新的交互方式,根据制作者的具体自由度设计,在有限的时间内可实现对多媒体VO的时域随机存取(从不同的源获取内容或向不同的源发送内容)、快速搜索、改变场景的视角、改变场景中物体的位置、大小和形状,或对该对象进行置换甚至清除。
2)支持自然及合成信息的混合编码(NHC:Synthetic and Natural Hybrid Coding):MPEG-4支持合成信息的编码,可对合成的VO及其活动信息进行参数化描述。对于频繁出现的视觉对象则分别定义了它们的纹理形状和动画参数。
3)高效编码:包括视频VO数据的高效编码和多个并发数据的有效同步编码。
4)基于内容的伸缩性:是指分级编码后,纹理、图像和视频基于内容的伸缩性,视频序列中时域、空间及质量的伸缩性,表现为时域实时或非实时、数据率大小及重建的图像质量上。
5)可变的最终输出:不同的码率意味着支持不同的功能集。功能集的底层是VLBV核心(VLBV:Very Low Bit Rate Video),它为最低达5-64kbits/s视频 *** 作与应用提供算法与工具,支持较低的空间分辨率(低于352×288像素)和较低的帧频(低于15Hz)。VLBV核心功能包括:矩形图像序列的有效编码、多媒体数据库的搜索和随机存取。MPEG-4的HBV(HBV: High Bit Rate Video,范围在64kbits/s-4Mbits/s之间)同样支持上述功能,但它同时还支持较高的空间与时间分辨率。其输入可以是ITU-R 601的标准信号,因此其典型应用为数字电视广播与交互式检索。
与MPEG-1和MPEG-2相比,MPEG-4的特点是其更适于交互式AV服务以及远程监控。MPEG-4是第一个允许用户端 *** 作的的视频编码标准。MPEG 4的特点非常适合于互联网上的交互式影视服务:可适应各种应用终端的物理网络环境,可实现对视音频内容的交互 *** 作,具有下载解码能力(在一定的硬件基础上,可下载解码工具,对不同编码方式的内容进行解码处理)。MPEG-4的设计目标还有更广的适应性和可扩展性:因特网多媒体应用、交互式视频游戏、实时可视通信、交互式存储媒体应用、广播电视、演播室技术及电视后期制作、多媒体内容存储和检索、采用面部动画技术的虚拟会议、多媒体邮件、移动通信条件下的多媒体应用、可视化合作实验室场景应用、远程视频监控、通过ATM网络等进行的远程数据库业务等等。
从矩形帧到VOP,MPEG-4顺应了现代图像压缩编码的发展潮流,即从基于DCT的传统编码向基于对象和内容的现代编码的转变。从这个意义上讲,MPEG-4视频编码技术翻开了图像编码史上崭新的一页。
四、 MPEG 4视频产品
在2001 NAB会展上,多家公司推出了他们的MPEG 4产品。Amnis公司推出了基于IP平台的MPEG4视频流技术,展示了可以重放MPEG1, MPEG2和MPEG4的桌面软件。Envivo 公司陈列了他们的应用于IP网络或MPEG2节目数据广播的MPEG4端到端解决方案。该方案是纯软件的,支持视频、音频和合成的2D动画的MPEG4方式编码,以及对MPEG 4文件的版权保护。Optibase公司推出的MGW系列是一个插件式的多通道流服务器系列,可插入不同的编码模块以适应不同的需求,其中MGW 4000是支持MPEG4(兼容MPEG1和MPEG2)的流服务器。Optibase还推出了支持多媒体和交互MPEG4流的IP实时编码、分配平台。最后,Optibase展示了从MPEG 1到MPEG 4的实时转码技术。Philips 提供了一个从制作到重放的、端到端的网上MPEG-4解决方案:包括互动内容编辑器(支持网上MPEG-4视频流的搜索、剪辑和编辑)、实时软件MPEG-4编码器(甚至支持简单视频和AAC音频的无线编码)、通用多点分配IP平台和解码软件(WebCine' player支持Win95,Win2000和NT *** 作系统;WinCE用于手提电脑;Trimedia是一个网上广播机顶盒)。SUN 公司也推出了他们的通用MPEG-4流服务器。
微软在它现在的WIN98和WIN2000 *** 作系统中也已加入了一个MPEG-4的播放器,叫做Divx。它可以回放仍是以AVI为后缀的MPEG 4文件。Divx可以附加到MPEG-4的数据流中,并可以进行设置以适应不同的使用要求。Divx视频编码技术是由 Microsoft MPEG4 V3 修改而来,使用MPEG 4压缩算法,打破了ASF的种种协定。但MPEG4毕竟是一种高比率有损压缩,其图象质量始终无法和 DVD 的 MPEG2 相比,即便是在MPEG4码率和DVD码率差不多时,总体效果还是有距离(在杂乱的细节上稍有模糊)。所以目前的MPEG4 只能面向于娱乐和欣赏方面的市场。
市场上的第一张DIVX-MPEG4格式的影碟《活火熔城》,长98分钟,采用512×288 16:9格式,帧频24帧/秒,64KB立体声音频。影片由720×480 16:9 30帧/秒的MPEG2制式转刻,刻在单张CD盘片上。
六、结 尾
在最后结束本文的时候,作者还想说一些与本文有关的阐述文字。由于工程实现与商机、市场的原因,我们所获得的工程技术成果经常是落后于科学家已经得心应手、并能信手拈来的实际的最前沿科技成果。MPEG-4标准即是多因素集合作用的结果,如果不考虑对已有产品的兼容,它还可以做得更好。
VOP编码方式是视频信号处理技术从数字化进入智能化得初探。另外,已VOP技术为依托,也使得模式识别技术从对符号的识别进入到对图形识别的更新的领域。资料表明,此类研究已经更进一步的逼近人脑对视觉信息的处理方式。人类永远不停的在揭示自然界无穷奥妙的同时,也更深入的探索人类自身。数字对讲机,抗干忧能力强,在同频信号干扰下,任然能够呈现清晰的语音,定制化的通信模块与天线,使数字对讲机产品有着更出色的信号穿透力,有着优异的收发效果。但是数字对讲机中的关键技术你肯定不了解,具体且听小编一一到来!
ICOM 手持对讲机
数字对讲机中,关键技术主要包括以下几项:
1)低速话音编码技术(简称为“声码器技术”);
2)数字调制解调技术;
3)信道编解码技术;
4)无线通信协议栈相关技术。
1、低速话音编码技术(以下简称声码器技术)
所谓话音编码技术是指将模拟话音信号经过采样、量化和编码之后以“数字信号”形式所保存的人类话音信息。衡量话音编码技术的好坏主要在于对话音进行编码然后又经过译码之后的话音的清晰度和自然度,业界公认采用MOS分来评价某种编码方式的优劣。
话音编码技术主要分为两类:波形编码和参数编码,前者是直接对模拟的话音波形进行编码(如:A律或u律的PCM编码)而后者则是人们基于声道数学模型所进行的编码(如:GSM标准中所采用的话音编码技术)。
海事IC-M25手持对讲机
由于目前专业无线通信系统的信道间隔仅为25kHz或125kHz,实际用于无线传输的带宽更窄,无线传输速率也就较低,因此这就要求采用低速话音编码技术,诸如GSM系统中所采用的13kbps的话音编码技术显然无法在数字对讲机中使用。从本质上来说,低速话音编码技术是一种利用话音的冗余度而进行的信息压缩技术。目前,已为业界所认可的低速话音编码技术包括DVSI公司的AMBE技术(主要产品包括AMBE-1000、AMBE-2000和AMBE-3000及相关软件产品)和国内某些单位所研制的声码器技术,这些技术已经可以实现600bps、12kbps、24kbps、36kbps和48kbps的低速声码器。
2、数字调制解调技术
数字调制解调技术主要有ASK、FSK、PSK和QAM几大类。衡量这些调制技术的指标主要是频率效率和功率效率。由于FSK相关技术具有“恒包络”之特性,故其具有高的功率效率,这对于依赖电池供电的对讲机产品来说尤为重要。
目前,专业无线通信中采用的FSK调制技术主要是MSK、GMSK、2FSK和4FSK几种,其中MSK和GMSK是两种特殊的2FSK技术。MSK是小频移键控调制技术,其信号相较普通的FSK信号具有相位连续性。GMSK则是在MSK的基础上通过引入Gaussian滤波器而进一步降低信号带宽的调制方式。
在实际应用中,MSK信号一般用于传输低速数字信号,而GMSK则已在GSM公众无线系统和TETRAPOL、AIS等专业无线通信系统中获得广泛应用。4FSK调制技术则在编解码技术
对讲机数字解调技术
如前所述,声码器技术主要利用话音信息的冗余度而进行信息压缩,而信道编码则是通过增加冗余度来对抗无线信道引入的误码。常用的信道编码方式主要有分组编码和卷积编码两种,它们适用的场合各不相同,对于短的信息帧结构来说比较适合采用分组码,而当信息帧长度达到几百甚或几千比特时,卷积编码则更有优势。
在无线数字对讲机技术中,由于主要业务是话音信息而话音帧一般都是短帧,因此我们目前主要采用分组码的编码方式来对抗无线信道误码。
4、无线通信协议栈相关技术
在传统的模拟对讲机中,通信双方很少有复杂的信令传输和交互,只有简单的模拟或数字亚音频信令系统。而在数字对讲机中,情形则不同,通信双方可进行复杂的信令交互来完成以前模拟对讲机根本不可能实现的功能,这就是无线通信协议栈所应完成的主要任务。
目前,数字对讲机产品中已经实现的概念包括PTT ID的传输和显示、单呼、呼叫类型的传输和显示、灵活的分组呼叫控制、话音加密、远程监控等。
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第1章 绪论 1
11 信息的基本概念 1
111 信息论的产生 1
112 信息的基本概念 2
12 香农信息论研究的内容 3
121 通信系统模型 4
122 香农信息论的主要内容 6
13 香农信息论研究的进展与应用 8
131 香农信息论创立的背景 8
132 香农的主要贡献 9
133 香农信息论的研究进展 9
134 香农信息论的应用 12
思考题 12
第2章 离散信息的度量 14
21 自信息和互信息 14
211 自信息 14
212 互信息 17
22 信息熵 18
221 信息熵的定义与计算 18
222 条件熵与联合熵 21
223 熵的基本性质 22
23 平均互信息 27
231 平均互信息的定义 27
232 平均互信息的性质 28
233 平均条件互信息 30
本章小结 33
思考题 34
习题 34
第3章 离散信源 37
31 离散信源的分类与数学模型 37
311 离散信源的分类 37
312 离散无记忆信源的数学模型 38
313 离散有记忆信源的数学模型 39
32 离散无记忆信源的熵 39
321 单符号离散无记忆信源的熵 39
322 离散无记忆信源N次扩展源的熵 40
33 离散平稳信源的熵 40
331 离散平稳信源 40
332 离散平稳有记忆信源的熵 41
34 有限状态马尔可夫链 42
341 马氏链基本概念 43
342 齐次马氏链 43
343 马氏链状态分类 46
344 马氏链的平稳分布 47
35 马尔可夫信源 48
351 马氏源的基本概念 48
352 马氏源的产生模型 50
353 马氏链N次扩展源的熵的计算 51
354 马氏源符号熵的计算 53
36 信源的相关性与剩余度 55
361 信源的相关性 55
362 信源剩余度(冗余度) 55
363 自然语言的相关性和剩余度 56
本章小结 59
思考题 59
习题 60
第4章 连续信息与连续信源 64
41 连续随机变量集合的熵 64
411 连续随机变量的离散化 65
412 连续随机变量集的熵 65
413 连续随机变量集的条件熵 65
414 连续随机变量集的联合熵 66
415 连续随机变量集合差熵的性质 66
416 连续随机变量集合的信息散度 68
42 离散时间高斯信源的熵 69
421 一维高斯随机变量集的熵 69
422 多维独立高斯随机变量集的熵 69
423 多维相关高斯随机变量集的熵 69
43 连续最大熵定理 70
431 限峰值最大熵定理 71
432 限功率最大熵定理 71
433 熵功率和剩余度 72
44 连续随机变量集的平均互信息 72
441 连续随机变量集的平均互信息 72
442 连续随机变量集平均互信息的性质 73
45 离散集与连续集之间的互信息 75
451 离散事件与连续事件之间的互信息 76
452 离散集合与连续集合的平均互信息 76
本章小结 77
思考题 77
习题 77
第5章 无失真信源编码 80
51 概述 80
511 信源编码器 80
512 信源编码的分类 81
513 分组码 82
52 定长码 83
521 无失真编码条件 83
522 信源序列分组定理 84
523 定长码信源编码定理 86
53 变长码 88
531 异前置码的性质 88
532 变长码信源编码定理 90
54 哈夫曼编码 93
541 二元哈夫曼编码 93
542 多元哈夫曼编码 96
543 马氏源的编码 97
55 几种实用的编码方法 99
551 算术编码 99
552 游程编码 100
553 L-Z编码 101
本章小结 101
思考题 102
习题 102
第6章 离散信道及其容量 105
61 概述 105
611 信道的分类 105
612 离散信道的数学模型 106
613 信道容量的定义 109
62 单符号离散信道及其容量 109
621 离散无噪信道的容量 109
622 离散对称信道的容量 110
623 一般离散信道的容量 112
63 级联信道及其容量 116
64 多维矢量信道及其容量 118
641 多维矢量信道输入与输出的性质 118
642 离散无记忆扩展信道及其容量 120
643 并联信道及其容量 122
644 和信道及其容量 122
65 信道容量的迭代计算 123
本章小结 125
思考题 126
习题 126
第7章 有噪信道编码 129
71 概述 129
711 信道编码的基本概念 129
712 判决与译码规则 130
713 译码错误概率 131
72 最佳判决与译码准则 132
721 最大后验概率准则 132
722 最大似然准则 133
73 信道编码与最佳译码 134
731 线性分组码 134
732 序列最大似然译码135
733 几种简单的分组码 136
74 费诺(Fano)不等式 137
741 信道疑义度 137
742 费诺(Fano)不等式 138
75 有噪信道编码定理 139
751 联合典型序列 140
752 有噪信道编码定理 141
753 无失真信源信道编码定理 143
76 纠错编码技术简介 144
761 线性分组码的编译码 144
762 几种重要的分组码 148
763 卷积码简介 149
77 信道编码性能界限 150
771 汉明球包界 150
772 VarsharmovGilbert界 151
773 Plotkin界 152
本章小结 153
思考题 153
习题 154
第8章 波形信道 159
81 离散时间连续信道 159
811 时间离散连续信道模型 159
812 平稳无记忆连续信道 160
813 多维矢量连续信道的性质 160
814 离散时间连续信道的容量 160
82 加性噪声信道与容量 161
821 加性噪声信道的容量 161
822 加性高斯噪声信道的容量 162
823 一般加性噪声信道容量界 163
824 并联加性高斯噪声信道的容量 164
83 AWGN信道的容量 166
831 加性高斯噪声波形信道 166
832 波形信道的互信息与容量 167
833 AWGN信道的容量 168
834 高斯噪声信道编码定理 170
835 功率利用率和频谱利用率的关系 171
84 有色高斯噪声信道 173
841 有色高斯噪声信道容量 173
842 AWGN信道容量的进一步讨论 175
85 数字调制系统的信道容量 176
本章小结 179
思考题 180
习题 180
第9章 信息率失真函数 183
91 概述 183
911 系统模型 184
912 失真测度 184
92 离散信源信息率失真函数 185
921 信息率失真函数 185
922 R(D)函数的性质 185
93 限失真信源编码定理 188
931 码率的压缩 188
932 限失真信源编码定理 189
933 限失真信源信道编码定理 190
94 离散信源信息率失真函数的计算 190
941 R(D)参量表示法求解 191
942 R(D)求解过程归纳 192
943 参量s的意义 193
95 连续信源信息率失真函数 195
951 信息率失真函数与性质 195
952 R(D)函数的计算 195
953 差值失真测度 196
96 高斯信源的R(D)函数 197
961 离散时间无记忆高斯信源 197
962 独立并联高斯信源 199
97 一般连续信源R(D)函数 201
98 有损数据压缩技术简介 201
981 量化 202
982 预测编码 202
983 子带编码 203
984 变换编码 203
本章小结 204
思考题 205
习题 205
第10章 有约束信道及其编码 208
101 标号图的性质 208
1011 标号图的基本概念 208
1012 标号图的变换 210
102 有约束信道容量 211
1021 有约束信道容量的定义 211
1022 等时长符号有约束信道的容量 212
1023 不等时长符号无约束信道的容量 213
1024 不等时长符号有约束信道的容量 214
103 有约束序列的性质 215
1031 信道对传输序列的约束 215
1032 游程长度受限序列(RLL) 215
1033 部分响应最大似然(PRML)序列 217
1034 直流平衡序列 218
1035 其他频域受限序列 220
104 有约束信道编码定理 220
1041 编码器的描述 220
1042 有约束信道编码定理 221
1043 有限状态编码定理 221
1044 编码器性能指标 222
105 有约束序列编码与应用 222
1051 块编码器 222
1052 实用直流平衡序列 223
1053 常用有约束序列编码及应用 225
本章小结 227
思考题 227
习题 227
第11章 网络信息论初步 230
111 概述 230
112 多址接入信道 231
1121 二址接入信道的容量 232
1122 不同多址方式下的接入信道容量分析 236
1123 多址接入信道的容量 238
113 广播信道 238
1131 退化广播信道 239
1132 退化广播信道的容量区域 240
114 相关信源编码 242
1141 典型的相关信源编码模型 243
1142 Slepian-Wolf相关信源编码定理 244
本章小结 247
思考题 248
习题 249
第12章 信息理论方法及其应用 250
121 信源熵的估计 250
1211 离散信源序列熵的估计 251
1212 连续信源熵的估计 254
122 最大熵原理 255
1221 最大熵原理的描述 255
1222 熵集中定理 258
1223 几种重要的最大熵分布 259
123 最小交叉熵原理 261
1231 最小交叉熵原理 261
1232 交叉熵的性质 263
1233 最小交叉熵推断的性质 264
1234 交叉熵法 265
124 信息理论方法的应用 265
1241 DNA序列的熵估计和压缩 265
1242 最大熵谱估计和最小交叉熵谱估计 267
1243 最大熵建模及其在自然语言处理中的应用 269
1244 最大熵原理在经济学中的应用 271
1245 信息理论方法应用展望 273
本章小结 273
思考题 274
习题 274
参考文献 276
在进行无线通信系统信道规划时,一方面要考虑不同信道的无线设备互不干扰同时工作,另一方面要考虑无线资源的宝贵而提高频段利用率,所以设计者倾向使用信道1、信道6和信道11这种组合方案。因为该方案的信道间隔都大于等于5,同时工作的信道数目为3,在设备互不干扰的情况下获得理想的信道利用率。然而CBTC系统有较高的通信冗余度要求,它往往需要4到6个信道同时工作。
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