05级通信多媒体数据通信05b卷答案

1、2008年2009学年第 1 学期多媒体数据通信 试卷答案 B卷开卷一、填空题（20分，每空1分）单播 组播 点播和广播4：2：0 4：2：2 4：4：42020kHz时间冗余SDH PPP HDLC10：112：1155.52Mb/s 51.84Mb/s光纤多点控制单元（MCU）53电路交换 报文交换 分组交换二、简答题（30分，每题6分）1. IP电话有三种基本的通话方式：（1）IP终端之间的通话。通话收发双方都要使用配置有相同类型的或者兼容的IP电话软件和相关部件，例如声卡、麦克风、喇叭等。声音的压缩和解压缩由PC机承担。（2）IP终端与电话终端之间的通话。通话一方使用配置有IP电话软件

2、和相关部件的计算机，另一方则使用PSTN/ISDN/GSM网络上的电话。在IP网络的边沿需要有一台配有IP电话交换功能的网关，用来控制信息的传输，并且把IP信息包转换成线路交换网络上传送的声音，或者相反。（3）电话之间的通话方式。通话双方都使用普通电话，或者一方使用可视电话或者双方都使用可视电话。主要用在长途通信中，在通话双方IP网络边沿都需要配置有电话功能的网关，进行IP信息包和声音之间的转换及控制信息的传输。 2. 子带编码的基本思想是：使用一组带通滤波器BPF把输入音频信号的频带分成若干个连续的频段，每个频段称为子带。与音频特定编码法不同，SBC的编码对象不局限于话音数据，也不局限于哪一

3、种声源。这种方法是首先把时域中的声音数据变换到频域，对频域内的子带分量分别进行量化和编码，根据心理声学模型确定样本的精度，从而达到压缩数据量的目的。在信道上传送时，将每个子带的代码复合起来。在接收端译码时，将每个子带的代码单独译码，然后把它们组合起来，还原成原来的音频信号。3. 在变换编码时，初始数据要从初始空间或时间域进行数学变换，变换为一个更适合于压缩的抽象域。该过程是可逆的，即用反变换可恢复原始数据。变换编码要选择一个最佳的变换，以便对待定数据实现最优的压缩。此处要考虑数据的性质。其思路是：经过变换后，信息中最重要的部分（也就是包含最大“能量”的最重要的系数）易于识别，并可能成组出现。当

4、成组时，也就是信息能量被封装了。最重要的系数在变换成频率域后，其编码的精度比次重要的系数要高。某些系数也可能被忽略。上述变换本身是可逆的，是一种无损技术。然而，为了取得更满意的结果，某些系数的编码位数较其它的要多，某些系数干脆就忽略掉了。这样该过程就成了有损的了。4. 由于所有的多媒体信息在计算机内部都是用数字形式描述的，所以要将测量所获取的模拟量信息在计算机内部存储、传输和处理，就有必要将获取的模拟量转换为数字量。这就是信源的数字化，即数字化是一个把模拟信号转化为数字信号的过程。数字化过程需要三步。首先模拟信号必须被采样，这意味着只有离散的值在时间或空间间隔中被保留。其次采样信号被量化，这意

5、味着离散的值将出现。在量化之后，并非所有的值都被保留。再将每一个量化值与一组独特的比特相联系，这组比特称为码字。这些就是编码过程。5. 有线电视网络的用户端设备主要有Cable Modem和机顶盒。（1）Cable Modem的中文名称是电缆调制解调器，主要用于有线电视网进行数据传输。其实Cable Modem就是把计算机的数码数据，转换为Analog的Waveband频带信号，经HFC网络传送。Cable Modem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后，在Cable的一个频率范围内传输，接收时进行解调。不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。（2）机顶盒是

6、为扩展现有模拟电视机的功能而配备的一种终端设备。它可以把卫星直播数字电视信号、地面数字电视信号、有线电视网数字信号，甚至互联网的数字信号转换成模拟电视机可以接收的信号。三、应用题(11分)1. 编码步骤如下：SS1 0.4S2 0.2S3 0.2S4 0.1S5 0.110100.20.410100.61.0得哈夫曼编码信源符号各符号概率码字码长S10.40112S20.20012S30.20002S40.101013S50.101003在缩减信源的过程中，如果把合并后的概率放在其它相同概率的信源符号之下，得到另一种码：信源符号各符号概率码字码长S10.4001S20.20102S30.201

7、113S40.1011014S50.1011004信源熵为H=-plog2p=2.12平均码长L=l*p=2.2编码效率=H/L=96.36%四、论述题（39分，每题13分）1MPEG声音压缩定义了3个层次，它们的基本模型是相同的。层1是最基础的，层2和层3都在层1的基础上有更高的压缩比，但需要更复杂的编码解码器。（1）层1的子带是频带相等的子带。它的心理声学模型仅使用频域掩蔽特性。它使用与离散余弦变换DCT类似的算法对输入信号进行变换。与此同时，使用与“分析滤波器组”并行的快速傅立叶变换FFT对输入信号进行频谱分析，并根据信号的频率、强度和音调，计算出掩蔽阙值，然后组合每个子带的单个掩蔽阙值

8、以形成全局的掩蔽阙值。使用这个阙值与子带中的最大信号进行比较，从而产生信掩比。（2）层1是对一个子带中的一个样本组（由12个样本组成）进行编码，而层2和层3是对一个子带中的三个样本组进行编码。层2对层1作了一些直观的改进，相当于3个层1的帧，每帧1152个样本。它使用了频域掩蔽特性以及时间掩蔽特性，并且在低、中和高频段对位分配作了一些限制，对位分配、比例因子和量化样本值的编码也更紧凑。由于层2采用了上述措施，因此所需的位数减少了。这样就可以有更多的位来表示声音数据，音质也比层1更高。（3）层3使用比较好的临界频带滤波器，把声音频带分成非等带宽的子带。心理声学模型除了使用频域掩蔽特性和时间掩蔽特

9、性之外，还考虑了立体声数据的冗余，并且使用了霍夫曼编码器。层3使用了从ASPEC和OCF导出的算法，比层1和层2都要复杂。虽然层3所用的滤波器组与层1和层2所用的滤波器组的结构相同，但是层3还使用了改进离散余弦变换MDCT，对层1和层2的滤波器组的不足作了一些补偿。MDCT把子带的输出在频域里进一步细分，以达到更高的频域分辨率，而且通过对子带的进一步细分，层3编码器已经部分消除了多相滤波器组引入的混迭效应。除了使用MDCT外，层3还使用了其他许多改进措施来提高压缩比，而不降低音质。虽然层3引入了许多复杂的概念，但是它的计算量并没有比层2增加很多。增加的主要是编码器的复杂度和解码器所需要的存储容

10、量。2. 具有如下三个特征的通信系统称为多媒体通信系统。（1）集成性。集成性是指将原来独立的电话、电报、传真、广播、电视、音像等技术与计算机融合为一体。从信息组成角度看，集成性指不仅包括文本、图形图像、音频、视频在内的多种格式的大量内容数据信息，还包括一些附加的控制信息，如超媒体信息、脚本信息、特定应用信息等。集成性对多媒体通信网络提出了一定的带宽要求。（2）交互性。交互性指人-机可以对话，即人们可以利用多媒体系统，自由地选择、加工、处理和利用图像、文字、声音、数据等多种信息。多媒体通信终端的用户对通信的全过程有完备的交互控制能力。这是多媒体通信系统的一个主要特征，也是区别多媒体通信系统，还是

11、非多媒体通信系统的一个主要准则。交互性要求多媒体通信网络具备实时性。（3）同步性。同步性指的是在多媒体通信终端上显现的图像、声音和文字是以同步方式工作的。信息的同步与否，决定了系统是多媒体系统，还是多种媒体系统。例如：用户要检索一个重要的历史事件的片断，该事件的运动图像（或静止图像）存放在图像数据库中，其文字叙述和语言说明则是放在其它数据库中。多媒体通信终端通过不同传输路径，将所需要的信息从不同数据库中提取出来，并将这些声音、图像、文字同步起来，构成一个整体的信息呈现在用户面前，使声音、图像、文字实现同步，并将同步的信息送给用户。另一方面，多媒体通信要通过通信网络传送文本、图形、图像、声音、视

12、频和音频等不同媒体信息，而这些媒体对通信网络有着不同的要求。文本、图形和图像要求的平均速率较低，可是有很强的突发性和短时的高效率；声音和音频信号传输的速率不要求太高，但实时性要求高；视频则需要较高的传输速率。3. 接入网分为有线接入网和无线接入网。有线接入网包括铜线接入网、光纤接入网和混合光纤/同轴电缆接入网。（1）铜线接入技术。数字线对增容DPG（Digital Pair Gain）技术是最早提出，并得以应用的、一种改进原有传输技术的手段。它仍以铜线为传输媒质，但容量较之以前已大有提高。DPG技术是指利用原有普通铜线在交换机与用户之间传送多路电话复用信号的一种方式。它借助于交换机的U接口采用

13、TDMA伪数字传输技术、高效话音编码技术、高速自适应信号处理技术等，较好地均衡全频段的线路损耗，消除串音，抵销回波，从而达到提高用户线路传输能力的目的。DSL是数字用户线（Digital Subscriber Line）的缩写。字母x表示DSL的前缀可以是多种不同字母。其中ADSL是不对称数字用户线。ADSL系统是利用双绞铜线对作为传输媒质，但采用了先进的技术来提高传输速率，可向用户提供单项宽带业务、交互式中速数据业务和普通电话业务。ADSL系统中的“不对称”是指上行和下行信息速率的不对称：一个是高速，一个是低速。高速的视频信号沿下行传输到用户和低速的控制信号从用户传输到交换局，且允许实现双向控制信令，使用户能交互控制输入信息的来源。另外，还可使用户在进行电话联络时，不影响数字信号的传输。Home PNA系统是用户线接入多路复用器，位于网络中宽带接入服务器和终端用户之间，通过现有的电话线为每个用户提供1Mb/s（1.0版本）或10Mb/s（2.0版本）的高速数据传输。Home PNA技术能够分离通过一条电话线传送的声音和数据业务。（2）光纤接入技术是指，在接入网中采用光纤为主要传输媒质来实现用户信息传递的应用形式。它与铜线接入技术相比，有着许多无可比拟的优点和广阔的应用前景。它不是在传统意义上的光纤传输，而是针对接入网环境