网络技术导论之信息源与通信终端

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,网络技术导论信息源和通信终端,计算机学院,2011,年春季学期,魏更宇,目,录,录,一、,信,信息,源,源,二、,信,信息,论,论的,信,信息,和,和熵,三、信源,信,信号分析,四、信源,编,编码,五、终端,功,功能,六、终端,系,系统结构,七、终端,应,应用和设,计,计,一、信息,源,源（信源,）,）,“,输入信息,/,消息，输,出,出原始信,号,号”,信源的基,本,本特征,模拟信息,频率：通,常,常指代表,频,频率；,带宽：最,高,高频率间,最,最低频率,之,之差，单,位,位赫兹,数据信息,速率：每,秒,秒比特或,波,波特（每,秒,秒变化的,次,次数）；,带宽：通,常,常指每秒,比,比特，与,速,速率意思,相,相同。,数据量：,字,字节。,Byte,Kbytes,Mbytes,Gbytes,Tbytes,信源的特,征,征（）,1,、话音,音频信号,频率，,20Hz,5000Hz,通信中的,音,音频：,300Hz3400Hz,频带：从,最,最低频率,到,到最高频,率,率之间,带宽：最,高,高频率与,最,最低频率,之,之差,通信中的,话,话音频带,3100Hz,一般讲,4KHz,信源的特,征,征（）,2,、影像,视频信号,静止的影,像,像,形状,颜色（三,基,基色的关,系,系）,活动的影,像,像,连续的静,止,止影像；,24,张,/,秒的静止,影,影像，可,以,以产生连,续,续动作的,效,效果；（,人,人眼的滞,留,留效应）,模拟的视,频,频信号,6MHz,信源的特,征,征（）,3,、数据,信息源的,一,一定量的,数,数据，若,要,要求在规,定,定的时间,内,内传送出,去,去，则以,数,数据量除,以,以时间，,就,就是传送,信,信息需要,的,的速率。,一般的数,据,据传送没,有,有明确的,通,通信速率,要,要求；,话音或影,像,像信息数,字,字化之后,的,的数据传,输,输时，有,非,非常清楚,和,和严格的,速,速率、实,验,验要求。,话音数字,化,化、影像,数,数字化，,以,以及音频,视,视频编码,技,技术是电,话,话交换、,多,多媒体通,信,信中的重,要,要技术。,二、信息,论,论的信息,和,和熵,1,、信息和,熵,熵,仙农发展,的,的信息论,提,提供了对,数,数据通信,信,信道容量,的,的严格度,量,量方法。,信息论中,有,有两个概,念,念：信息,和,和熵；在,信,信息论领,域,域中，信,息,息研究的,是,是如何减,少,少一事件,的,的不确定,性,性，而熵,表,表示平均,信,信息量。,信息量,定义,：若一个,消,消息出现,的,的概率为,P,，则这一,消,消息所含,信,信息量,I,为：,当，,a=2,，信息量,单,单位为比,特,特（,bit,）；,a=e,，信息量,单,单位为奈,特,特（,nit,）；,a=10,，信息量,单,单位为哈,莱,莱特；,事件出现,的,的不确定,性,性，可以,用,用其出现,的,的概率来,描,描述。信,息,息量,I,的大小与,消,消息出现,的,的概率,P,密切相关,；,；,如果一个,消,消息所表,示,示的事件,是,是必然事,件,件，即该,事,事件出现,的,的概率为,100,，则该,消,消息所包,含,含的信息,量,量为,0,；,如果一个,消,消息表示,的,的是不可,能,能事件，,即,即该事件,的,的出现的,概,概率为,0,，则这一,消,消息的信,息,息量为无,穷,穷大。,对信息进,行,行度量，,科,科学家哈,莱,莱特提出,采,采用消息,出,出现概率,倒,倒数的对,数,数作为信,息,息量的度,量,量单位。,熵,熵的定义,：,：从一个,随,随即变量,值,值中得到,的,的平均信,息,息量。,熵的一个,应,应用，就,是,是深刻揭,示,示用于数,据,据压缩算,法,法的设计,中,中。随即,变,变量或消,息,息源的熵,，,，决定了,在,在无损地,表,表示随机,变,变量或不,同,同消息是,所,所需位数,的,的界限。,熵,熵就成为,设,设计研所,算,算法是最,好,好的衡量,标,标准。,在信息编,码,码时，不,使,使用定长,编,编码，而,使,使用变长,编,编码；用,较,较短的码,子,子与较大,概,概率的值,相,相对应，,用,用较长的,码,码子于较,小,小概率的,值,值相对应,，,，,莫尔斯码,（,（电报码,）,）、霍夫,曼,曼编码（,Huffman,）,=,三、信源,信,信号分析,信源信号,的,的表示方,式,式,1,、模拟信,号,号,连续时间,变,变化的函,数,数,正弦信号,2,、数字信,号,号,离散的序,列,列,编码，例,如,如：二进,制,制编码,信号的时,域,域分析,时域：信,号,号的表示,形,形式是时,间,间的函数,。,。,其中，三,个,个重要参,数,数是：幅,度,度（振幅,）,）、频率,和,和相位。,正弦波的,幅,幅度，表,示,示正弦波,的,的最大值,；,；,正弦波的,角,角频率，,；,；,正弦波的,频,频率，表,示,示正弦在,单,单位时间,内,内重复变,化,化的次数,，,，单位：,Hz,；,正弦波的,初,初相位，,时,时，即值,决,决定的大,小,小。,时域信号,的,的波形,Time,Amplitude,2,信号的频,域,域分析,在通信领,域,域中，信,号,号的频域,观,观点比时,域,域观点更,为,为重要。,如,如果不考,虑,虑相位，,正,正弦波的,时,时域表达,式,式为：,根据傅,立,立叶变,换,换，其,频,频域表,达,达式为,：,：,频域信,号,号波形,时域分,析,析和频,域,域分析,关,关系,一个时,域,域信号,由,由两个,正,正弦波,信,信号叠,加,加构成,，,，,其一：,幅,幅度为,3V,，频率,为,为,1hz,；,其二：,幅,幅度为,1V,，频率,为,为,3hz,。,两条谱,线,线的长,度,度分别,代,代表两,个,个正弦,波,波的幅,度,度，,谱线在,频,频率轴,的,的位置,分,分别代,表,表两个,正,正弦波,的,的频率,。,。,信号分,析,析简要,结,结论,利用傅,里,里叶变,换,换，任,何,何信号,都,都可以,表,表示为,多,多个频,率,率（直,至,至无穷,多,多个）,正,正弦波,的,的组合,。,。,信号在,时,时域缩,减,减，在,频,频域展,宽,宽；,信号在,时,时域展,宽,宽，在,频,频域缩,减,减。,信号的,时,时间周,期,期越长,，,，则频,率,率越低,；,；反之,，,，信号,的,的时间,周,周期越,短,短，则,频,频率越,高,高。,四、信,源,源编码,、话,音,音编码,PCM,（脉码,调,调制）,采样、,量,量化、,编,编码,采样定,律,律：采,样,样频率,是,是信号,最,最高频,率,率的两,倍,倍，就,可,可以保,证,证得到,离,离散信,号,号不丢,失,失原信,号,号的信,息,息；,每秒,8000,次采样,量化：,将,将离散,的,的信号,近,近似等,于,于其最,接,接近的,标,标准的,电,电压（,电,电平）,幅,幅度值,；,；,均匀量,化,化,非均匀,量,量化，,提,提高小,信,信号的,信,信噪比,。,。,编码：,用,用个,二,二进制,位,位表示,每,每一个,量,量化后,的,的值。,8000 x8=64000bit/s,四、信,源,源编码,（,（,2,）,、影,像,像编码,活动影,像,像可以,看,看作一,个,个接一,个,个的静,态,态图像,，,，对相,邻,邻静态,图,图像间,的,的差别,进,进行编,码,码是一,个,个有效,的,的压缩,方,方法。,运动补,偿,偿，在,一,一帧图,像,像中的,一,一个部,分,分将与,相,相邻帧,相,相同尺,寸,寸的部,分,分完全,一,一样或,非,非常相,似,似。,MPEG2,三种类,型,型的帧,，,，,I,、,P,、,B,；,I,内帧，,静,静止图,像,像；,P,预测帧,，,，参考,前,前面定,位,位帧进,行,行编码,；,；,B,双向插,入,入帧，,参,参考找,在,在前面,和,和在后,面,面的定,为,为帧进,行,行编码,；,；,传输带,宽,宽在,6M,左右；,运,运动内,容,容编码,传,传输数,量,量多。,视频编,码,码中国,标,标准,AVS,四、信,源,源编码,（,（,3,）,一般文,本,本编码,英文编,码,码：,在计算,机,机内部,以,以及通,信,信过程,中,中通常,使,使用的,文,文本编,码,码是美,国,国标准,信,信息交,换,换编码,（,（,ASCII,，,AmericanStandardCode forInformationInterchange),；,一个字,符,符,7,个比特,；,；,中文编,码,码：,国标码,GB,码；,16,个比特,表,表示一,个,个中文,字,字；,五、终,端,端功能,终端系,统,统一般,功,功能,1,、信息,输,输入,2,、信息,处,处理或,变,变换,3,、原始,信,信号输,出,出,五、终,端,端功能,电话终,端,端,送话器,（,（话筒,）,）,将人的,声,声音转,换,换为电,信,信号；,话机,发话时,，,，将电,信,信号放,大,大，然,后,后向用,户,户线上,传,传输；,受话时,，,，从用,户,户线接,受,受信号,，,，放大,后,后向受,话,话器传,送,送。,受话器,（,（听筒,）,）,将电信,号,号转换,为,为人可,以,以听到,的,的声音,。,。,五、终,端,端功能,视频终,端,端,输入设,备,备,摄像机,，,，扫描,输,输入；,信,信息编,码,码；,存储设,备,备,内存、,外,外存；,内容处,理,理,编辑、,剪,剪辑处,理,理；,通信设,备,备,专用的,通,通信处,理,理集成,电,电路；,输出设,备,备,显示器,；,；解码,处,处理；,五、终,端,端功能,数据终,端,端,输入装,置,置,键盘、,鼠,鼠标等,存储装,置,置,内存、,外,外存,通信处,理,理,专用的,通,通信处,理,理器件,、,、集成,电,电路；,输出装,置,置,显示器,、,、喇叭,等,等,六、终,端,端系统,结,结构,局域网,/USB,通信处,理,理,中央处,理,理机,CPU,输入设,备,备,输出设,备,备,专用集,成,成电路,存储器,RAM/ROM,提示,/,告警,输出,串行通,信,信处理,编码解,码,码设备,键盘,身份识别,用户切换,键盘消息,鼠标控制,通信协议处理,通信消息处理,通信接口处理,七、终,端,端应用,和,和设计,终端类,型,型示意,电话、,3,类传真,机,机,电话网,终,终端,移动电,话,话,移动电,话,话网终,端,端,GSMTD-SCDMAWCDMA,CDMA2000CDMA2000/evdo,PHS,计算机,数据通,信,信网终,端,端,计,计算机,网,网络,有线,LAN,（,ethernet,）终端,，,，无线,局,局域网,WiFi,终端,电视机,有线电,视,视终端,无线电,视,视终端,小结,1,、信源,消,消息,/,信号的,特,特征,2,、信息,和,和熵的,概,概念,3,、信息,/,信号的,频,频率、,频,频带,4,、终端,的,的基本,组,组成,5,、现有,典,典型的,通,通信终,端,端,要学习,使,使用电,信,信终端,、,、数据,终,终端,了解终,端,端的基,本,本功能,和,和基本,原,原理,