信息论在信息与通信工程领域的应用.ppt

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1、信息论的广泛应用信息论在保密通信中的应用多媒体通信中的编译码技术计算机网络通信中的编译码技术信息论在数字移动通信系统中的应用信息论在宽带无线接入系统中的应用信息论在其他领域的应用图14.1加密信道模型信息论在保密通信中的应用代码的实际码率或语言的实际熵定义为长度为N的消息中每字符包含的平均信息比特数，表示为(14.4)其中H(X)是消息熵，即最佳编码消息的比特数。当N很大时，据估计，中文的r值不大于5比特/汉字，英文的r值约在1.0到1.5比特/字符之间。绝对码率或语言的最大熵定义为假设所有可能字符序列等概情况下，每字符包含的最大信息比特数，用r’表示：r’=lbL(1

2、4.5)其中L是语言包含的字符数。中文的绝对码率或最大熵约为13.9比特/汉字，对英文字母，r’=lb26=4.7比特/字符。信息保密技术的基础知识基本度量代码的冗余度用实际码率和绝对码率来定义：D=r’–r(14.6)英语的r’=4.7比特/字符，r=1.5比特/字符，D=3.2，比率D/r’=68%就是英语冗余度的度量。中文的冗余度的度量约为80%。疑义度定义为在给定Y条件下X的条件熵。条件熵定义为：(14.7)疑义度可以认为是在收到Y后消息X的不确定度。密码破译者希望随着截获密文Y的增加，H(X

3、Y)接近于零。信息保密技术的基础知识基本度量多媒体通信中的编译码技术

4、从应用的角度来看，多媒体就是文本、音频、视频、图形、图像、动画等多种不同形式的信息表达方式的有机综合。随着应用的增长，术语“多媒体”的内涵也不断扩大，它不仅指信息本身，更主要的是指处理和应用它的一系列技术，包括与多媒体计算机、通信和应用相关的技术。多媒体应用的根本目的是以自然习惯的方式，高效安全地接受计算机世界的信息，这些信息通过计算机生成的媒体来展现。多媒体通信中的编译码技术多媒体通信简介数据压缩是多媒体发展的关键技术。多媒体数据压缩技术的分类有多种方法，其中按照信号质量有无损失可分为有损编码和无损编码。无损编码又称为冗余压缩，主要用于文本数据压缩。算法的基本原理是去

5、除或减小数据中的冗余，压缩过程中不能破坏数据中包括的信息，解码后的数据必须与原来的一样。典型的无损压缩算法有Huffman编码、费诺-香农编码、算术编码、流程编码、Lempel-Zev编码等。有损压缩又称为熵压缩，适用于图像和声音的压缩。在压缩过程中减小了数据中包含的数据量，即产生一定的失真，由此获得较高的压缩比。典型的有损编码算法包括模型编码、矢量量化、子带编码、变换编码、小波编码等。图15.1多媒体数据压缩技术分类多媒体通信中的编译码技术多媒体通信简介与多媒体通信有关的压缩编码的国际标准主要有音频编码标准G系列、静态图像压缩编码国际标准JPEG、视频图像压缩编码的国

6、际标准H.261和H.263、运动图像压缩编码的国际标准MPEG系列。当前多媒体编码技术发展的一个重要方向就是综合现有的编码技术，制定全球统一标准，使信息管理系统具有互操作性并确保未来的兼容性。多媒体会议系统是一种将声音、图像、文本等多种信息从一处传送到另一个处的通信系统，关键技术包括：多媒体数据处理技术；网络技术；分布处理技术；以及支持更多媒体处理的终端技术。典型的多媒体会议系统由终端设备、通信链路、多点控制单元(MCU)及相应的软件部分组成。终端设备完成数据处理、多媒体通信协议处理、音视频信号的接收、存储与播放，并记录和检索大量与会议相关的数据与文件；MCU通常设在

7、网络节点处，用于处理多个地点同时进行通信部分；软件包括协议、会议服务、音频与视频信号处理等；通信链路有多种选择，包括公共电话交换网(PSTN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、ISDN、异步传输模式(ATM)等。多媒体通信中的编译码技术多媒体会议系统中的信道编码技术媒体通信技术是多媒体会议系统的关键技术之一。图像信息经压缩后，信息的相关度大大降低，因此误码对图像质量的影响不可忽视。在视频会议系统中采用BCH（511,493）纠错编码，以保证图像信息的可靠传输。多媒体会议系统的图像纠错编码原理如图15.6所示。当进行纠错编码时，图像数据被划分为493比特的数据分组，然

8、后送入BCH纠错编码单元，按照BCH（511,493）算法算出18比特的校验位。延时单元的作用是补偿BCH编码所用的时间，使经编码输出的校验比特和相应的数据分组刚好对齐，然后两者复合起来送入多路利用单元。在接收端，解码器对图像进行BCH译码，如果出现随机误码，利用此纠错系统的比特校验位就可以将其纠正。多媒体通信中的编译码技术多媒体会议系统中的信道编码技术多媒体通信中的编译码技术多媒体会议系统中的信道编码技术图15.6多媒体会议系统中的图像纠错编码计算机网络通信中的编译码技术计算机通信及其网络体系结构概述ISO7498标准定义了网络体系结构