物理层网络编码与信道编码的联合设计

计算机网络(第5版)课后习题答案：第2章 物理层

第二章物理层 2-01 物理层要解决哪些问题物理层的主要特点是什么 答：物理层要解决的主要问题： （1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。 （2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。 物理层的主要特点： ①由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程特性。 ②由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。 2-02 归层与协议有什么区别 答：规程专指物理层协议。 2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。 答：源点：源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站。 发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。 接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。 终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站。 传输系统：信号物理通道。 2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。 答：数据：是运送信息的实体。 信号：则是数据的电气的或电磁的表现。 模拟数据：运送信息的模拟信号。 模拟信号：连续变化的信号。 基带信号（即基本频带信号）：来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。 带通信号：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。 数字数据：取值为不连续数值的数据。 数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。 码元(code)：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。 单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。 半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。 全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。

物理层网络编码的研究

网 （凡新雷 2011 通信与信息系统学号：112201149） 摘要：介绍网络编码在无线中继网络中应用的研究进展，指出其2个典型应用场景是双向对传网络和组播重传网络。阐述研究中需要解决的关键问题：(1)设计具体的实现协议；(2)在实际网络条件下，采用网络编码后的网络容量及可达该容量的传输策略；(3)针对物理层网络编码，从混合信号中分离出需要的信号。 关键词：网络编码；无线中继网络；吞吐量 Applications Research of Network Coding Abstract：This paper introduces an overview of the applications of network coding in wireless relaying networks. Two typical scenarios of wireless network coding are two-way relay networks and multicast retransmission networks. Some key problems of network coding in wireless relaying networks are as follows: (1)Design implementations of wireless network coding; (2)Analyze the capacity of network coding and the corresponding transmission schemes in actual network environments; (3)Investigate how to separate the required signal from the mixed signal for physical layer network coding. Future work on network coding is also summarized. Key words：network coding; wireless relay networks; throughput 1 概述 网络编码[1]的核心思想是突破传统网络中只允许中继节点转发数据的限制，允许中继节点对接收到的数据包进行组合、编码等智能化处理。这种处理通常以编码的方式在网络层实现，因此，被称为网络编码。网络编码的优势是能有效提高网络的吞吐量，使有线组播网络的吞吐量达到其理论上界——网络的最大流最小割容量。 目前，网络编码已成为网络领域、信息论领域以及编码领域最受关注的研究课题之一，其应用范围也从有线网络向无线网络，尤其是无线中继网络扩展。无线信道具有广播特性，因此，在无线网络中的信息传输存在大量的数据冗余。使用网络编码技术能减少冗余数据并进行数据压缩，从而提高网络的总吞吐量，达到提高频率资源利用效率和提高能量利用效率的目的。此外，在无线网络中，网络编码的思想还可以应用在物理层，这种技术被称为物理层网络编码技术。利用物理层网络编码技术可以在一定条件下解决节点间相互干扰的问题，进一步提高网络吞吐量，以及无线频谱资源的利用效率。 目前国内已有大量关于网络编码的研究，如文献[2-3]等。本文以网络编码的应用为重点，综述无线网络编码技术的最新研究进展以及在研究中需要解决的关键问题。 2 网络编码的基本概念 首先[1]以“蝶形图”为例，解释了网络编码的基本原理。如图1 所示，S是源节点，R1和R2是2个目的节点。各链路的信道容量均为1。根据最大流最小割定理，S到R1或R2的最大流为2。如果采用转发技术，传输过程如图1(a)所示。其中，2条传输路径在链路(3, 4)交迭，节点3无法在单位时间内传送2bit数据a和b，使用转发技术无法达到网络的理论容量。如果采用网络编码技术，允许中继节点对信息进行编码处理，传输过程如图1(b)所示。节点3对数据a和b进行编码处理，得到a+b，并在一个单位时间内将a+b发送出去。于是，R1接收到a和a+b后，通过解码得到b。类似的，R2可以得到比特a和b。于是，S在单位时间内向2个目的节点发送了2bit信息，信息传输速率达到网络流量的理论上限。该例说明了网络编码技术能充分利用信息流的特性，有效提高有线网络的吞吐量。下文将重点介绍网络编码在无线中继

物理层网络设备

第三章物理层网络设备 3.1 中继器 由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。 一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。 中继器工作物理层，是最简单的网络互连设备。 中继器不关心数据的格式和含义，它只负责复制和增强通过物理介质传 输的表示“1”和“0”的信号。 中继器的主要功能是扩展一个工作站或一组工作站与网络中其它部分的 距离。 中继器的特点 中继器可以将局域网的一个网段和另一个网段相连，而且可以连接不同 类型的介质。 由于中继器只是一种信号放大设备，它不能连接两种不同的介质访问类 型。 中继器只是一种物理层设备，它不能识别数据帧的格式和内容，也不能 将一种数据链路报头类型转换成另外一种形式。 中继器的适用场合 中继器适用于较小地理范围内的相对较小的局域网（少于100个节 点），如一栋办公楼。 由于中继器不能隔断局域网网段间的通信，所有的数据都能双向通过中 继器（不能过滤任何数据），所以不能用它连接负载沉重的局域网。 以太网中继器 在以太网中，中继器用来扩展物理介质的作用距离 5/4/3规则 最多五个网段 最多串接四个中继器 其中三个网段可用来连接节点 有二个网段不能用来连接节点，只能用于延伸距离 如上，构成了一个以太网。 如图3-1 所示。

多中继去噪重传物理层网络编码自适应分集策略

2017年2月 Journal on Communications February 2017 2017031-1 第38卷第2期 通 信 学 报 V ol.38 No.2多中继去噪重传物理层网络编码自适应分集策略 高锐锋1，吉晓东1,2，包志华1,2，张士兵1，徐晨1,2 （1. 南通大学电子信息学院，江苏 南通 226019；2. 南通先进通信技术研究院，江苏 南通 226019） 摘 要：研究了频率非选择性瑞利衰落信道中的物理层网络编码系统容量问题。理论推导了基于解噪重传协议的 系统容量，根据容量解析式给出了系统和容量最大化的2个条件表达式，提出了一种最大化系统和容量的自适应 分集策略。在瑞利衰落信道环境下，通过理论分析给出所有中继链路特性均属于同一情况下的中断概率闭合解析 式，同时也理论推导了一般放大重传和直接传输系统中断概率解析式。在此基础上，完成了数值仿真实验，结果 表明所提策略的中断性能与非自适应系统、一般放大重传和直接传输系统相比有较大优势。 关键词：物理层网络编码；自适应分集；中继选择；中断概率 中图分类号：TN925 文献标识码：A Denoise-and-forward based adaptive diversity scheme for physical-layer network coding with multiple relay node GAO Rui-feng 1,2, JI Xiao-dong 1,2, BAO Zhi-hua 1,2, ZHANG Shi-bing 1, XU Chen 1,2 (1. School of Electronics and Information, Nantong University, Nantong 226019, China; 2. Nantong Research Institute for Advanced Communication Technologies, Nantong 226019, China) Abstract: The capacity issue of a denoise-and-forward(DNF) protocol was focused on based PNC system of frequency non-selective Rayleigh fading channel. First, the total sum-rate of the system was derived. With the derived sum-rate expression, two policies maximizing the system sum-rate are proposed. On this basis, a novel adaptive diversity scheme was proposed. Closed-form expressions of the system outage probability with the new proposed scheme as well as the amplify-and-forward (AF) based PNC system and the conventional direct transmission were derived over frequency-nonselective Rayleigh fading channels. Simulation experiments are conducted and the results show that the outage performance of the system can be im- proved significantly compared to the AF based PNC system and the conventional direct transmission scheme. Key words: physical-layer network coding, adaptive diversity, relay selection, outage probability 1 引言 网络编码(NC, network coding)区别于传统的通 信网络数据传输方式，它对节点从多条链路上接收 到的信息进行线性或非线性处理，再转发给下游节 点[1]。文献[1]研究发现NC 可以使多播流达到最大 流最小割的多播速率。借鉴NC 技术思想，Zhang 等[2]提出了可应用于物理层的NC 技术，即物理层网络编码(PNC, physical-layer network coding)。文献[2]指出，在具有理想的幅度和相位补偿机制下，PNC 能大大提高系统容量。文献[3]应用放大重传(AF, amplify-and-forward)协议，研究网络的吞吐量，并与解码重传(DF, decode-and-forward)协议进行了比较。文献[4]提出一种解噪重传(DNF, denoise- 收稿日期：2016-05-11；修回日期：2016-11-28 通信作者：包志华，bao.zh@https://www.360docs.net/doc/4111566927.html, 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.61371111, No.61371112, No.61401238）；江苏省自然科学基金资助项目（No.BK20140433）；江苏省研究生创新课题基金资助项目（No.KYZZ16-0353） Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China (No.61371111, No.61371112, No.61401238), The Natural Science Foundation of Jiangsu Province (No.BK20140433), The Postgraduate Innovation Program of Scientific Research of Jiangsu Province (No.KYZZ16-0353) doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017031 万方数据

常用网络设备设备

物理层设备 1.调制解调器 调制解调器的英文名称为modem，来源于Modulator/Demodulator，即调制器/解调器。 ⑴工作原理 调制解调器是由调制器与解调器组合而成的，故称为调制解调器。调制器的基本职能就是把从终端设备和计算机送出的数字信号转变成适合在电话线、有线电视线等模拟信道上传输的模拟信号；解调器的基本职能是将从模拟信道上接收到的模拟信号恢复成数字信号，交给终端计算机处理。 ⑵调制与解调方式 调制，有模拟调制和数字调制之分。模拟调制是对载波信号的参量进行连续地估值；而数字调制使用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端对载波信号的离散参量进行检测。调制是指利用载波信号的一个或几个参数的变化来表示数字信号的一种过程。 调制方式相应的有：调幅、调频和调相三种基本方式。 调幅：振幅调制其载波信号将随着调制信号的振幅而变化。 调频：载波信号的频率随着调制信号而改变。 调相：相位调制有两相调制、四相调制和八相调制几种方式。 ⑶调制解调器的分类 按安装位置：调解解调器可以分为内置式和外置式 按传输速率分类：低速调制解调器，其传输速率在9600bps以下；中速调制解调器，其传输速率在9.6～19.2kbps之间；高速调制解调器，传输速率达到19.2～56kbps。 ⑷调制解调器的功能 ?差错控制功能：差错控制为了克服线路传输中出现的数据差错，实现调制解调器至远端调制解调器的无差错数据传送。 ?数据压缩功能：数据压缩功能是为了提高线路传输中的数据吞吐率，使数据更快地传送至对方。 ⑸调制解调器的安装 调制解调器的安装由两部分组成，线路的连接和驱动程序的安装。 线路连接： ?将电话线引线的一端插头插入调制解调器后面LINE端口。

通信系统中的信道编码方法

通信系统中的信道编码方法 Xx （xx大学信息工程学院，湖北武汉430070） 摘要：目前，中国固定和移动两大网络的规模都已位居世界第2位，上网用户也在不断增加，中国的信息通信制造业也得到很大的发展。中国将加快建设新一代信息通信网络技术、生产体系。在信息通信网络的高速发展下，要有效地提高传输速率，然而在实际信道上传输数字信号时，由于信道特性的不理想以及加性噪声和人为干扰的影响，系统输出的数字信息不可避免地会出现差错。因此，为了保证通信内容的可靠性和准确性，每一个数字通信系统对输出信息码的差错概率即误码率都有一定的要求。 为了降低误码率，常用的方法有两种：一种是降低数字信道本身引起的误码，可采取的方法有：选择高质量的传输线路、改善信道的传输特性、增加信号的发送能量、选择有较强的抗干扰能力的调制解调方案等；另一种方法就是采用差错控制措施，使用信道编码。在许多情况下，信道的改善是不可能的或是不经济的，这时只能采用信道编码方法。因此实现信道编码方法具有重要的意义。 关键词：信道，误码率，信道编码 Abstract：At present, the scale of the fixed and mobile network are ranked 2 in the world, the Internet users are always growing, China’s information and communication industry has got a lot of development. China will speed up the construction of a new generation of information and communications network technology and production system. Under the fast development of information and communication network, we should improve the transmission rate effectively, however, when transmitting digital signals in actual channels, there are mistakes in the system outputs of digital signals inevitably due to not ideal characteristics of the channels and additive noise as well as man-made interference. Though, in order to ensure dependability and accuracy of communication contents, a digital communications system for each output code error probability of bit error rate that has certain requirements. To reduce the error rate, there are commonly two ways: one is to reduce the number of channel bit error caused by its own, the following methods: Select high-quality transmission lines, to improve the transmission characteristics of the channel ,to increase signal transmission power, Select a strong anti-interference ability of modulation and demodulation programs; the other method is to use error-control measures , to use channel coding. In many cases, the improvement of the channel is not possible or not economical, then we can only use channel coding. Therefore, implementing channel coding method is significant. Keywords：channel，code errorrate，channel coding，

联合信源信道编码在超宽带信道中的应用

联合信源信道编码在超宽带信道中的应用1 杨晏鸷，蒋挺，周正 北京邮电大学无线网络实验室，泛网无线通信教育部重点实验室，北京（100876） E-mail：buptyyz@https://www.360docs.net/doc/4111566927.html, 摘要：本文将联合信源信道编码应用于超宽带(UWB)信道中，信源编码采用基于层次树的集分割算法(SPIHT)嵌入式码流编码，信道编码采用码率兼容截短卷积(RCPC)编码，研究了在直接序列超宽带(DS-UWB)方案中图像传输采用不等差错保护(UEP)方案相对于同等差错保护(EEP)方案所带来的性能提升，并基于UWB信道的特性提出了双重不等差错保护方案，给出了基于IEEE802.15.3a UWB信道模型的仿真结果，从仿真实验结果可以看出双重不等差错保护方案比传统的不等差错保护方案给重建图像带来更大的性能提升。 关键词：超宽带技术，联合信源信道编码，双重不等差错保护，基于层次树的集分割算法 1．引言 超宽带(Ultra Wideband，以下简称UWB) [1][2]系统具有高传输速率、低功耗、低成本等独特优点,是下一代短距离无线通信系统的有力竞争者。它是指具有很高带宽比射频（带宽与中心频率之比）的无线电技术。近年来，超宽带无线通信在图像和视频传输中获得了越来越广泛的应用，它具有极高的传输速率以及很宽的传输频带，可以提供高达1Gbit/s的数据传输速率，可用在数字家庭网络或办公网络中，实现近距离、高速率数据传输。例如，利用UWB技术可以在家用电器设备之间提供高速的音频、视频业务传输，在数字办公环境中，应用UWB技术可以减少线缆布放的麻烦，提供无线高速互联。 联合信源信道编码(Joint Source Channel Coding,以下简称JSCC)[3][4]近几年来日益受到通信界的广泛重视，主要原因是多媒体无线通信变得更加重要。根据Shannon信息论原理，通信系统中信源编码和信道编码是分离的[5]，然而，该定理假设信源编码是最优的，可以去掉所有冗余，并且假设当比特率低于信道容量时可纠正所有误码。在不限制码长的复杂性和时延的前提下，可以得到这样的系统。而在实际系统中又必须限制码长的复杂性和时延，这必然会导致性能下降，这和香农编码定理的假设是相矛盾的。因此，在许多情况下，采用独立编码技术并不能获得满意的效果，例如有严重噪声的衰落信道和（移动通信信道），采用独立编码技术不能满足要求。因此需要将信源编码和信道编码联合考虑，在实际的信道条件中获得比信源和信道单独进行编码更好的效果。其中不等差错保护是联合信源信道编码的一种, 是相对于同等差错保护而言的。在网络资源有限的情况下,同等差错保护方案使得重要信息得不到足够的保护而使解码质量严重下降。而不等差错保护根据码流的不同部分对图像重建质量的重要性不同, 而采用不同的信道保护机制, 是信源信道联合编码的一个重要应用。 不等差错保护（Unequal Error Protection，以下简称UEP）的信源编码主要采用嵌入式信源编码,如SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees) [6],EZW,JPEG2000等,信源输出码流具有渐进特性,信道编码采用RCPC[7],RCPT等码率可变的信道编码。文章[8]中研究了在AWGN 信道下的不等差错保护的性能；文章[9]中研究了有反馈的移动信道下的多分辨率联合信源信道编码；文章[10]研究了无线信道下的图像传输，信源编码采用SPIHT,信道编码采用多码率Turbo coder的不等差错保护方案；文章[11]中研究了DS-CDMA多径衰落信道下信源编码为 1本课题得到国家自然科学基金项目(60432040,60772021), 教育部博士点基金项目(20060013008), 韩国仁荷大学IT研究中心项目(INHA UWB-ITRC)的资助。

常见的网络设备(详细)

常见的网络设备 1、中继器repeater： 定义：中继器是网络物理层上面的连接设备。 功能：中继器是一种解决信号传输过程中放大信号的设备，它是网络物理层的一种介质连接设备。由于信号在网络传输介质中有衰减和噪声，使有用的数据信号变得越来越弱，为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，要用中继器把接收到的弱信号放大以保持与原数据相同。使用中继器就可以使信号传送到更远的距离。 优点： 1.过滤通信量中继器接收一个子网的报文，只有当报文是发送给中继器所连 的另一个子网时，中继器才转发，否则不转发。 2.扩大了通信距离，但代价是增加了一些存储转发延时。 3.增加了节点的最大数目。 4.各个网段可使用不同的通信速率。 5.提高了可靠性。当网络出现故障时，一般只影响个别网段。 6.性能得到改善。 缺点： 1.由于中继器对接收的帧要先存储后转发，增加了延时。 2.ＣＡＮ总线的ＭＡＣ子层并没有流量控制功能。当网络上的负荷很重时， 可能因中继器中缓冲区的存储空间不够而发生溢出，以致产生帧丢失的现 象（３）中继器若出现故障，对相邻两个子网的工作都将产生影响。

2、集线器hub： 定义：作为网络中枢连接各类节点，以形成星状结构的一种网络设备。 作用：集线器虽然连接多个主机，但不是交换设备，它面对的是以太网的帧，它的工作就是在一个端口收到的以太网的帧，向其他的所有端口进行广播(也有可能进行链路层的纠错)。只有集线器的连接，只能是一个局域网段，而且集线器的进出口是没有区别的。 优点：在不计较网络成本的情况下面，网络内所有的设备都用路由器可以让网络响应时间和利用率达到最高。 缺点： 1.共享宽带，单通道传输数据，当上下大量传输数据时，可能会出现塞车，所以 交大网络中，不能单独用集线器，局限于十台计算机以内。 2.它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的， 而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。

关于相关信源的码率界限及其编码的评述

关于相关信源的码率界限及其编码的评述 摘要 随着多媒体移动通信技术的快速发展，人们对信息可靠且有效的传输需求日益增长，但是由于受到无线带宽资源和多径衰落等因素的影响，很难实现高速可靠的数据传输。要解决这一矛盾我们必须采用全新的通信理论及技术。本文从信息论的角度对相关信源编码的相关理论进行了介绍，包括单符号信源编码的理论基础，相关信源的编码理论和码率界限和其编码。 关键字：信源编码，相关信源编码，分布式信源编码，Slepian-Wolf编码理论， Abstract With the development of multimedia mobile communication technologies, the demand for reliable and efficient transmission of information is growing. However, due to the impact of limited wireless bandwidth resources, multipath fading and other factors, it is difficult to achieve high-speed and reliable data transmission. To solve this problem we must adopt some new communication theories and technologies.This article makes an introduction to the related theories of correlated source coding fromthe perspective of information-theoretic security, including the basic theory of single symbol source coding and correlated source coding. KEYWORD：Source Coding，Correlated Source Coding，Distributed Source Coding，CodingTheory of Slepian-Wolf 1.引言 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。具体说，就是针对信源输出符号序列的统计特性来寻找某种方法，把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，使后者的各码元所载荷的平均信息量最大，同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降低码元速率，即通常所说的数据压缩；作用之二是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。最原始的信源编码就是莫尔斯电码，另外还有ASCII码和电报码都是信源编码。但现代通信应用中常见的信源编码方式有：Huffman编码、算术编码、L-Z编码，这三种都是无损编码，另外还有一些有损的编码方式。信源编码的目标就是使信源减少冗余，更加有效、经济地传输，最常见的应用形式就是压缩。 而相关信源编码与传统信源编码不同。它一般采用信道码编码技术得以实现，因而可以看作是一种联合信源-信道编码技术。虽然分布式编码理论早在二十多年前就已经提出，但Slepian-Wolf理论[1]和Wyner-Ziv理论[2]只给出了信源编码的理论根据，并没有给出一种具体的实现方法，因此这方面的进展并不显著。直到

第二章 计算机网络 物理层 (1)

（答案仅供参考如有不对请自己加以思考） 第二章计算机网络物理层 一、习题 1.电路交换的优点有（）。 I 传输时延小 II 分组按序到达 III 无需建立连接 IV 线路利用率高 A I III B II III C I III D II IV 2 下列说法正确的是（）。 A 将模拟信号转换成数字数据称为调制。 B 将数字数据转换成模拟信号称为调解。 C 模拟数据不可以转换成数字信号。 D 以上说法均不正确。 3 脉冲编码调制（PCM）的过程是（）。 A 采样，量化，编码 B 采样，编码，量化 C 量化，采样，编码 D 编码，量化，采样 4 调制解调技术主要使用在（）通信方式中。 A 模拟信道传输数字数据 B 模拟信道传输模拟数据 C 数字信道传输数字数据 D 数字信道传输模拟数据 5 在互联网设备中，工作在物理层的互联设备是（）。 I 集线器 II 交换机 III 路由器 IV 中继器 A I II B II IV C I IV D III IV 6一个传输数字信号的模拟信道的信号功率是0.26W，噪声功率是0.02W，频率范围为3.5 ～ 3.9MHz，该信道的最高数据传输速率是（）。 A 1Mbit/s B 2Mbit/s C 4Mbit/s D 8Mbit/s 7 在采用1200bit/s同步传输时，若每帧含56bit同步信息，48bit控制位和4096bit数据位，那么传输1024b需要（）秒。 A 1 B 4 C 7 D 14 8 为了是模拟信号传输的更远，可以采用的设备室（）。 A中继器 B放大器 C 交换机 D 路由器 9 双绞线由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成，线对扭在一起的目的是（）。 A 减少电磁辐射干扰 B 提高传输速率 C 减少信号衰减 D减低成本 10 英特网上的数据交换方式是（）。 A 电路交换 B 报文交换 C 分组交换 D异步传输 11 （）被用于计算机内部的数据传输。 A 串行传输 B 并行传输 C同步传输 D 异步传输 12 某信道的信号传输速率为2000Baud，若想令其数据传输速率达到8kbit/s,则一个信号码元所取的有效离散值个数应为（）。 A 2 B 4 C 8 D 16

计算机网络答案(第五版) 谢希仁 第二章物理层

第二章物理层 2-01 物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？ （1）物理层要解决的主要问题： ①.物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本曾的协议与服务。 ②.给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力。为此，物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。 ③.在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。 （2）物理层的主要特点： ①.由于在OSI 之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备锁采用。加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI 的抽象模型制定一套心的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。②.由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复 杂。 2-02 规程与协议有什么区别？ 答：在数据通信的早期，对通信所使用的各种规则都称为“规程”（procedure），后来具有体系结构的计算机网络开始使用“协议”（protocol）这一名词，以前的“规程”其实就是“协议”，但由于习惯，对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称“规程”。2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。 答：一个数据通信系统可划分为三大部分： 源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。源系统一般包括以下两个部分：?源点：源点设备产生要传输的数据。例如正文输入到PC 机，产生输出的数字比特流。 ?发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。例如，调制解调器将PC 机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号。 ?接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。例如，调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号，并将其转换成数字比特流。计算机调制解调器调制解调器计算机数字比特流模拟信号模拟信号数字比特流 正文正文源点发送器传输系统接收器终点输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据输出信息源系统传输系统目的系统 数据通信系统数据通信系统的模型公用电话网?终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。 2-04 试解释以下名词：数据、信号、模拟数据、模拟信号、基带信号、带通信号、数字数据、数字信号、码元、单工通信、半双工通信、全双工通信、串行传输、并行传输。答：数据：是运送信息的实体。信号：则是数据的电气的或电磁的表现。 模拟数据：运送信息的模拟信号。 模拟信号：连续变化的信号。 基带信号：来自信源的信号。 带通信号：经过载波调制后的信号。 数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。 数字数据：取值为不连续数值的数据。 码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形 单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。 全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道 中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。 2-05 物理层的接口有哪几个特性？各包含什么内容？答：（1）机械特性：指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。 （2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 （3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。 （4）规程特性：说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2-06 数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？“比特/秒”和“码元/秒”有何区别？ 答：限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个：（1）在任何信道中，码元传输速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码元间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。 （2）由于噪声会使接收端对码元的判决产生错误（1 判决为0 或0 判决为1）。所以信噪比要限制在一定范围内。由香农公式可知，信息传输速率由上限。信噪比越大，量化性能越好；均匀量化的输出信噪比随量化电平数的增加而提高；非均匀量化的信号量噪比，例如PCM 随编码位数N 指数规律增长，DPCM 与频率有关等。但实际信噪比不能任意提高，都有一定限制。例如增加电平数会导致接收机的成本提高，制作工艺 复杂等。香农公式的意义在于：只要信息传输速率低于信 1

数字通信系统中信道编码技术的研究

数字通信系统中信道编码技术的研究 xx (xx，湖北武汉，xx) 摘要：目前，中国固定和移动两大网络的规模都已位居世界第2位，上网用户也在不断增加，中国的信息通信制造业也得到很大的发展。中国将加快建设新一代信息通信网络技术、生产体系。在信息通信网络的高速发展下，要有效地提高传输速率，然而在实际信道上传输数字信号时，由于信道特性的不理想以及加性噪声和人为干扰的影响，系统输出的数字信息不可避免地会出现差错。因此，为了保证通信内容的可靠性和准确性，每一个数字通信系统对输出信息码的差错概率即误码率都有一定的要求。 为了降低误码率，常用的方法有两种：一种是降低数字信道本身引起的误码，可采取的方法有：选择高质量的传输线路、改善信道的传输特性、增加信号的发送能量、选择有较强的抗干扰能力的调制解调方案等； 另一种方法就是采用差错控制措施，使用信道编码。在许多情况下，信道的改善是不可能的或是不经济的，这时只能采用信道编码方法。因此实现信道编码方法具有重要的意义。 关键词：信道；误码率；信道编码 1. 信道编码 在数字电视和通信系统中，为提高信息传输可靠性，广泛使用了具有一定纠错能力的信道编码技术，如奇偶校验码、行列监督码、恒比码、汉明码、循环码（CRC）等编码技术。信道编码的本质是增加通信的可靠性，或者说增加整个系统的抗干扰性。对信道编码有以下要求：1.透明性：要求对所传消息的内容不加任何限制；2.有纠错能力；3.效率高：为了与信道频谱匹配和具有纠错能力，通常要向原信号添加一些码，要求加入最少的比特数而得到最大的利益；4.包含适当的定时信息。在这些要求中，除编码的必须信息外，所作的处理主要有两条：一是要求码列的频谱特性适应通道的频谱特性从而使传输过程中能量损失最小，提高信噪比。减少发生差错的可能性；二是增加纠错能力，使得即便出现差错，也能得到纠正。 2.三种不同系统的无线信道 （1）数字微波中继通信系统中的无线信道 一般意义下的数字微波中继系统主要用于固定站点之间的无线通信，通常使用1GHZ以上的频段，采用视距通信。为了能够传输更远的距离，需要微波站建设在海拔较高的地方，通常在站点设计时使用微波链路满足自由空间传播条件，即视线距离地面有足够的余隙，此时信号的衰减近似看作只有由于距离的增加而带来的信号能量的扩散，信道条件比较稳定。 （2）短波电离层信道 对于短波电离层信道，电离层随机扰动和多径效应是最主要的特点。电离层扰动本质上决定了短波电离层反射通信的特点，即信道不稳定，信号的起伏和衰落较大。多径效应是指无线信号经过

关于信源信道联合编码的研究

文献综述 题目关于信源信道联合编码的研究学生姓名 gyp 专业班级通信工程07-1班 学号 2007******* 院（系）计算机与通信工程学院 指导教师(职称) **（讲师） 完成时间 2009年 3 月 12 日

1 前言 “信息论”又称“通信中的数学理论”，是研究信息的传输、存储和处理的科学。通信的根本目的是将消息有效而可靠地从信源传到信宿。 信源编码的目的在于提高系统的有效性（传信率越高失真越小）。中心问题是：对一给定的信源，在失真度确定的条件下，使得失真满足要求所需的最低传信率；在传信率确定的情况下，系统所能达到的最小失真。 信道编码理论核心是提高系统的可靠性。中心问题：寻求一种适当的编码手段，在一定的传信率条件下，通过有规律地增加冗余度保证消息以尽可能小的差错概率从信源传到信宿[1]。 长期以来，在香农的信源信道分离理论的指导下，信源编码理论和信道编码理论都取得可喜成果。但是当前的分离理论仅适用与点对点通信系统，并假定系统可容忍无限长的传输时延和预先掌握信道统计特性。在当前，图像/视频实时业务，无线和IP网络信道的时变性，原分离的信源信道理论已经无法满足实际的通信需求。而建立在香农的全局率失真理论之上的信源-信道联合编码理论应运而生。如图1信源信道联合编码框图[2]。

1979年—— 提出信源信道联合编码[3]。 近年来—— K.Sayood等人，研究利用压缩编码后信息的先验后验信息向译码器传递信息。 F.R.K schischang和B.J.Frey等人，提出因子图形并提出一种针对全局函数边 界计算的一般性算法。 I.Kozintsev等人，提出一种基于因子图形框架，同时包含信源与信道编码的全 局图形模型（还用到冗余信息存在准则和和积准则）。 J.Hagenauer等人，提出一种基于变长译码的变长软译码算法。 Banister等人，提出针对JPEG2000信源编码和Turbo信道编码的联合方法。Hamzaoui等人，提出互联网和无线信道下传输内嵌图像的联合编码方法； 且采用局部搜索算法对信源信道进行最优化不等差错保护。Rabiner等人，提出结合隐性马尔科夫信源和低密度奇偶校验码的联合方法。Lisimachos等人，提出基于DCT和运动补偿分级视频编码和传输的联合方法。Kiewer等人，提出变长编码信源和信道编码并行级联的鲁棒性传输算法。