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我们将数字通信系统分为三个主要模块:
信源编码:也称压缩编码,尽可能用最少的比特来完整描述信源信息
4G VoLTE音频编码使用了宽带AMR编码(AMR-WB)
采样量化编码后的码率为16kHz*16bit=256kbps;
压缩:根据信道条件自适应调制压缩比
压缩后的码率为6.60/8.85/12.65/14.25/15.85/18.25/19.85/23.05/23.85 kbps(注意,它们传输的总信息量是一样的,但是压缩后码率越低,传输所需的总时间就越小)
音频编码和前面介绍的信源编码模型相一致;
视频编码则不同,「模数转换」和「压缩编码」两个步骤都更复杂
采样:视频的采样需要时间离散化(时间上将视频采样为图像) + 空间离散化(一帧图像离散化为水平和垂直方向的像素)
量化和编码:对于每个像素点,有 黑白图像/灰度图像/彩色图像 三种量化编码方式
经过采样量化编码后,视频码率=帧率 x 分辨率(像素点数)x 每像素编码比特数
如帧率30FPS的720x480视频,每像素编码比特数24bit(RGB每个通道有256级亮度,则每个颜色需要8bit)
则视频码率: 30 × 720 × 480 × 24 = 248 , 832 , 000 b p s = 29.66 M B / s 30\times 720\times 480\times 24=248,832,000 bps=29.66MB/s 30×720×480×24=248,832,000bps=29.66MB/s
压缩编码:
MPEG有三种标值:MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4
网络视频中常用的视频压缩标准为MPEG-4 Part 10,即H.264,或称高级视频编码AVC,1080p视频压缩后码率仅有1.03MB/s
解决误码问题有两个思路:
这里只介绍交织和ARQ,信道编码有单独文章
交织是为了使传输中的连续错误分散到数据的各个位置,总体上使得错误“随机化出现”(这就好像十句话中,有一整个句子都是错的,无法听懂;但是如果在十句话中分摊出现错误,则很容易纠正错误)
交织原理很简单,就好像是对“数据矩阵”做一个转置;接收端去交织,再次转置,即可还原数据
ARQ简单来说就是重传出错的信息,也是解决误码问题的一个手段
对比FEC和ARQ:
FEC只需少量附加比特即可纠错,很高效;然而无论信道优劣,其效率都是恒定的,对信道适应性差;另外,也可能存在FEC检错后无法纠错的情况;
ARQ实现方便,可靠性比FEC高( 传错了直接再次传输),然而其致命缺点是,信道误码率增加,其效率迅速降低;
由此还出现了HARQ,它结合了ARQ的高可靠性和FEC的高效率:信道中常出错部分使用FEC纠错,信道中偶尔出错的/FEC无法纠错的信息用ARQ纠错
显然HARQ性能优于ARQ,然而实际的移动通信系统有最大重传次数的限制,必须在最大重传次数之内正确传输
单纯使用HARQ,则在恶劣信道下,要求解调门限非常高,才能在到达最大重传次数前成功传输数据,因此需要HARQ+ARQ结合,降低解调门限
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