多媒体通信报告

中国地质大学（武汉）

多媒体通信实验报告

班级: 075103

专业: 通信工程学院：机电学院

日期：2012.10

编码的仿真

一、实验目的和要求

目的：（1）、学会运用Matlab的基本操作及编码仿真

（2）、通过实验加深理解FEC编码的基本原理；

（3）、练习根据理论分析自行设计实验方法的能力。

要求：（1）用MATLAB 编写程序。

（2）写出详细试验报告(要有自己对实验结果的结论)。

二、实验原理：

FEC：Forward Error Correction，前向纠错。是一种数据编码技术，传输中检错由接收方进行验证，在FEC方式中，接收端不但能发现差错，而且能确定二进制码元发生错误的位置，从而加以纠正。FEC方式必须使用纠错码。发现错误无须通知发送方重发。所有的操作都使用异或操作（XOR）, 在N个包中，只能有一个包丢失，否则不能进行纠错。无错误发生时。

三、实验内容

利用MATLAB函数或工具对FEC编码进行信道编码的模拟，并作出其时延和信噪比与帧丢失率的波形，分析其结果。

四、实验过程描述：

（1）利用函数产生一个8*M行8列的随机二进制矩阵，作为模拟的信源序列；

（2）采用4/5速率传输，进行FEC编码，产生纠错帧，形成编码帧序列进行传输；

（3）利用函数产生可控概率的二进制随机误码序列来模拟信道噪声，而其中的可控概率模拟信道信噪比（即理论上的帧丢失率）；

（4）将模拟噪声和经编码的信源序列进行叠加；

（5）计算误码率和时廷

（6）对于每次以4/5速率发送的编码包帧序列，若只有一帧丢失则

异或运算解码；对于帧丢失超过或等于2帧的编码包帧序列，则直接丢弃；

作出信噪比（即理论上的帧丢失率）和丢失率（即实际的丢失率）及时延的波形。

五、实验产生的波形：

六、实验所编Matlab程序：

Warning: Failed to load MathWorks locale database. Using MathWorks default

locale setting instead.

>> a=int16(rand(1600));

a=reshape(a,80000,32);

f=zeros(80000,40);

f(1:80000,1:32)=a;

b=zeros(80000,8);

c=zeros(80000,8);

d=zeros(80000,8);

e=zeros(80000,8);

b(1:80000,1:8)=a(1:80000,1:8);

c(1:80000,1:8)=a(1:80000,9:16);

d(1:80000,1:8)=a(1:80000,17:24);

e(1:80000,1:8)=a(1:80000,25:32);

h=bitxor(b,c);

j=bitxor(d,e);

z=bitxor(h,j);%校验帧

f(1:80000,33:40)=z;

x=0;

k=1;

temp=0;

for j=1:100

cnt=0;%丢包数

for i=1:400000%共6250帧

p=unifrnd(0,100);%产生0~100的随机剩数,p

%----------

if rem(i,5)==0& p

x=1;%用于标记校验帧出错的情况

temp=temp+1;

end

if p

temp=temp+1;

end

%--------

if rem(i,5)==0&temp>=2&x==1

cnt=cnt+temp-1;%该组校验帧出错，丢包个数计算方法，任何一组出错帧为1均不丢包

end

if rem(i,5)==0&temp>=2&x~=1

cnt=cnt+temp;

end%temp用于记录每组的丢失帧，每组进行一次初始化

if rem(i,5)==0

x=0;

temp=0;

end

%------

end

percent(k)=cnt/320000;%用于记录各种丢失率下的丢包率。

k=k+1;

end

j=[1:100];

plot(j,percent(j));

七、实习心得

由于第一次接触多媒体通信，对于这门课有很多地方都是我所不

了解的。对于刚刚接触FEC的我，更是无从下手，不知道该怎么做。但是不能不做，摸着石头过河。

首先要掌握了matlab的使用方法。当然一开始必然是毫无头绪。不过，自己通过上网查资料，同时借阅一些书，并且询问了其他同学，慢慢的也有了一些头绪。

对于程序的运行，有的时候总是运行不出来，后来发现其中的一些语句有问题，不过经过长时间的修改，总算改出来了。还好，最后还是能运行出来。

通过这次实验吧，明白自己要学习的地方还很多，不能止步不前，也知道，软件方面是自己的软肋，好多地方都很不明白。知道自己的弱点，以后希望能加强对软件的学习，弥补不足。

多媒体通信——通信技术未来的发展方向

多媒体通信的含义与特点

当今的信息社会，随着信息高速公路的迅猛发展，人们对通信技术的要求越来越高，对能随意自如地操作、处理与传输图、文、声、像并茂的多媒体信息的期望也日益增长。在此形势下，一种全新的通信技术——多媒体通信便应运而生了。

多媒体通信是指在多媒体网络上对用多种媒体（包括文本、声音、图形、图像及视频）表示的、机器可以处理的信息进行显示、存储、检索、交换和传输。实现多媒体通信的4个基本要素是高效率、综合化的多媒体信息加工处理系统；高效率、大容量的多媒体数据库；综合化、多功能的多媒体终端；以及高速率、综合化的通信网络。

从通信角度来看，多媒体通信是继电报、电话、传真之后兴起的新一代通信手段。它与电视广播的最大区别在于其交互性和可选择性。它不仅能传送文本、图像和声音，更重要的是，它具有多媒体电脑的全部功能（如信息的存储、处理、检索、转发和交换功能），而且把通信双方的电脑连结了起来，构成了一种和个人电脑相结合的智能式通信系统。多媒体通信是通信技术未来的发展方向。

从信息服务的角度来看，多媒体通信采用VI& P（Visual, Intelligent and Personal）的服务模式，即“视频的、智能的和个人的”服务模式，它能够提供以图像为中心的视频智能服务。

总之，多媒体通信是多媒体技术与通信技术的完美结合，它突破了计算机、电话、电视等传统产业的界线，把计算机的交互性、通信网络的分布性和多媒体信息的综合性融为一体，向人们提供全新的通信服务。

目前，经济发达国家正投入巨资研究多媒体通信技术，并开发出了上百种多媒体应用系统，为信息技术产业的革命开拓了又一新篇章。

各国多媒体通信的发展概况

美国

美国AT&T公司为建造多媒体通信网，在1993年至1994年间，连续与太平洋贝尔电信公司、大西洋贝尔电话公司签订了10亿多美元的合同，已推出了Telemedia多媒体系统、交互式电视等产品系列。该公司与太平洋贝尔电信公司共同投资2500万美元，合作开发多媒体应用系统。另外，太平洋贝尔公司还单独投资了1亿美元，预期在1996 年把加州的每一所学校、图书馆和社区学院与信息高速公路相连，提供会议电视、视像点播（VOD）和其它交互型多媒体通信服务。美国US West公司也在奥马哈、丹佛、明尼阿波利斯、波特兰等地建成或筹建多媒体通信网，向用户提供远程购物、远程多媒体教学、VOD、交互式电子游戏等多媒体业务。NYNEX公司从1986年起便着手开发能双向传输影像的宽频带技术，1993年已实用化，1994年已开始在纽约曼哈顿进行真正的双向CATV试验。此外，美国还计划发展视频拨号音响（VDT: Video Dial Tone）服务，它利用非对称数字用户线（ADSL）传输技术及电话网络系统连接Gbps级的工作站设备，实现1.5Mbps的多媒体通信。

美国把开发多媒体通信的重点放在以下几方面：交互式信息服务，个人通信网络，多媒体新闻以及各种网络基础设施的建

欧洲国家

法国电信公司于1993年9月在连接里昂、日内瓦、洛桑的通信线路上采用了多媒体工作站。德国电信公司将于1995年建立联系柏林、汉堡和科隆的多媒体通信系统。英国的有线电视公司也计划投资数百万英镑进行多媒体服务试验。该试验将涉及英格兰西北部地区的

4000多个家庭，并计划在1994年底把试验扩大到2.5万个家庭。

韩国

韩国积极引进先进国家的技术，发展本国的多媒体通信产业。从1993年开始，韩国金星、三星等公司与美国、日本及欧洲一些著名公司开展战略性合作，开发标准多媒体通信。多媒体通信向人们传送的信息包罗万象，人们在各种场合，从各种终端上获得的信息今后都可以从多媒体终端上获取。多媒体通信的应用主要有以下一些方面。

可视电话

多媒体通信的初级形式主要是可视电话，相距遥远的用户能够在通话的同时看到对方的形象，并传输所需的各种媒体信息。

计算机支持的协同工作（CSCW）

多媒体通信技术不仅能让处于不同地点的多个用户通过屏幕看到对方的形象，自由地交谈，而且还能在双方的屏幕上同时显示同一文件，对同一文件或图表展开讨论，进行修改，在达成协议后再存储或打印出来。一切复杂的、需要面对面讨论的问题，都可以在短短的十几分钟内解决。这样，人们就可以在家中办公，不用为上下班花费时间，从而可大大地减少交通负担，进一步提高工作效率。

视频会议（Video Conference）

视频会议系统是多媒体通信的重要应用之一。其基本功能是利用多媒体计算机系统，将反映各个会场的场景、人物、图片、图像以及讲话的相关信息，同时进行数字化压缩，根据视频会议的控制模式，经过数字通信系统，向指定方向传输。与此同时，在各个会议场点的多媒体计算机上，通过数字通信系统，实时接收，解压缩多媒体会议信息，并在显示屏上实时显示出指定会议参加方的现场情况，取得实时沟通的效果。

视频通信与自动控制相结合，还可用于远距离现场监测和指挥，用于现代军事通信、交通控制和生产管理等方面，使指挥或调度中心能根据现场情况准确地做出判断，并对现场进行实时控制和指挥。

根据目前国际市场行情，视频会议产品可分为3类：①高、中档会议系统；②桌面会议系统；③家庭终端型视频通信系统。

1991年全世界视频会议系统的市场约为2亿美元。估计从1991 年到1996年每年增长率约为40％，到1997年估计其市场将为75亿美元。

远程医疗服务

以多媒体技术为主体的综合医疗信息系统是医药卫生保健信息化、自动化的重要标志。它能将医务人员的医务活动输入到以计算机为主体的各种设备中。医务人员也可以通过这些设备充分利用各种形式的多媒体信息资源，以提高医疗效率和质量，直到实现医疗的自动化和智能化。

例如，美国堪萨斯大学的电视会议网络可使大学癌症中心的医生通过该网络同遥远的城镇医生及他们的病人一起会诊。一些检查结果（如心电图、脑电图、CT图片等）都可在电视会诊网络上传送。此外，医生还可利用远程多功能生命传感器或微型遥测装置了解病人心脏的跳动。病人在家里就可以身临其境地接受询问和诊断，并及时得到处方。

教学与培训

多媒体通信可以让学生接受异地教师生动活泼的教育。学生与教师可以利用各自的多媒体终端进行“面对面”的教学活动，达到双向沟通的目的。

新的多媒体教材还包括各种图形、图像和语音等，它能大大提高学生的兴趣与接受能力，使受教育者感到特别亲切。此外，学生还可按照自己的需要和程度来选择课程和教材，并按照自己的情况合理地调整学习进度与学习时间。

多媒体技术、通信技术和知识库的结合将有可能使教学从校园教学为主转变成以家庭教

学为主，甚至可能完全走向家庭。任何人只要想上大学，皆可以在自己的家里听大学的课程。知识和信息将跨越时间和空间为每一个人所利用，从而实现看不见的“虚拟大学”或“无围墙的学院”。日本东京大学等16所高等院校联合试办的“联机大学”就是这样的一个例子。

多媒体邮件

多媒体邮件是在电子邮政的基础上发展起来的，它能将数据、声音、图像等合在一起发送。用户可以查询多媒体邮件的状态，并对邮箱的信息内容实施控制。今后的多媒体邮件还能提供媒体的转型应用，即邮件以一种形式发送，而以另一种形式阅读。例如，一份以图像传真形式发送的文件，在阅读时则用光学字符阅读器来读取。

在广播与出版业中的应用

多媒体通信还可将广播与出版业融为一体。例如，用户可选择实时出版的多媒体报纸或期刊，并检索与阅读所需的多媒体信息。多媒体报刊的发行部门还可利用多媒体通信系统发布多媒体电子新闻，出版多媒体期刊。

目前，美国能够提供电子报刊服务的公司已达500多家。此外，传真报纸、电话语音报纸、激光视盘杂志等正在陆续进入美国电脑网络。用户只需将自己的计算机与电话线相连，便可在电脑上读到当天的报纸、最近一期的杂志、世界各大通讯社每分每秒发出的最新消息。用户还能通过完整的索引查到所需的新闻或广告，也可把自己对新闻广告的意见输入电脑，传给记者和编辑。这种服务可根据个人的需要索取信息，因此具有更大的灵活性。

咨询服务

今后，旅游、邮电、交通、商业、气象等公共式信息以及宾馆、百货大楼的服务指南都能以图文并茂的形式存放在多媒体数据库中，随时随地向公众或客户提供“无人值守”的咨询服务。用户查询时，既可获得文字数据说明，听到解说，同时也可以看到有关的画面。

居家旅游和其它文化娱乐服务

多媒体通信与虚拟现实技术相结合，还可以向人们提供三维立体化的双向影视服务，使人们足不出户即能“进入”世界著名的博物馆、美术馆和旅游景点，并能根据自己的意愿选择观赏的场景，就象身临其境一般。在宽带ISDN进入家庭和办公室之后，人们就可以利用多媒体终端在家里点播爱看的视听节目，选玩画面逼真、声音悦耳的电子游戏，并实现居家购物、订票、或检索网络上的庞大的多媒体数据库。

多媒体通信的关键技术

多媒体通信是一项综合技术，其中多媒体计算机与多媒体数据库是它的核心；图像与语音压缩技术是它的重要支柱；多媒体通信网，尤其是宽带综合业务数字网（B-ISDN）是传输多媒体信息的重要手段。当前，尽管多媒体通信已取得了一定的进展，然而，如何进一步提高系统的质量与功能，以最大限度地满足人们的需求，还应进一步突破以下一些关键技术。

1）不断提高各种多媒体计算机芯片以及多媒体产品的质量，开发新的多媒体软、硬件产品品种，降低它们的成本。

2）实现系统中各种多媒体信息之间的相互转换。例如，利用语音识别和合成技术将语音转换成文本，或将文本转换成语音。

3）进一步提高调制解调器的速度与通信线路的质量，以满足多媒体通信的要求。

4）进一步压缩语音与图像数据。例如，英、美两国正在研究一种超低比特率的活动图像压缩标准（MPEG-4），估计在2～3年内，这种专供电话线路传送活动图像用的新标准将会投入使用。此外，将语音压缩至低于2400bps也是可能的。

5）普及ISDN，尤其是基于A TM的B-ISDN。B-ISDN采用光纤网，其信息交换方式采用异步传输模式（ATM）。目前这种通信网络终端能处理156Mbps的信息量，今后B-ISDN 的传输率将能达到2.4Gbps。其上可传输高保真的立体声以及普通的和高清晰度的视频图像，是多媒体通信最理想的传输手段。

6）信息同步问题。信息的时空同步问题伴随着多媒体通信发展的始终。如何保持各种媒体信息在时间上的一致性，是多媒体通信系统必须解决好的问题。各种多媒体应用系统对同步性的要求也不一样，所采用的办法也各不相同。现在解决多媒体通信中信息同步的有效方法是缓冲与反馈方法和时间戳方法。今后还需要继续增加带宽，提高图像压缩与传输技术，以进一步解决多媒体信息的严格匹配问题。

7）开发能传送双向图像的宽频技术。在美国，各电话公司都在开发能传送双向图像的宽频带技术。例如，NYNEX公司从1986 年起便着手开发能双向传输影像的宽频带技术。到1993 年已达到实用化水平，1994年已开始在曼哈顿进行真正的双向CATV实验。

8）建立分布式多媒体系统。分布式多媒体系统就是把多媒体信息的获取、表示、传输、存储、加工和处理集成一体，运行在一个分布式计算机网络环境中，以便把多媒体信息的综合性、实时性、交互性和分布式计算机系统的资源分散性、工作并行性和系统透明性结合在一起。

美国IBM 公司正研究基于令牌环网和利用客户机来共享网络上的服务器资源的分布式多媒体系统。英国Lancaster大学、荷兰Twete大学、德国Darmstadt 大学都正在利用客户机／服务器模型开展分布式多媒体计算机系统的研究。

9）充分利用终端上的信息处理能力，以减少通信线路上的信息量，进而减少通信费用与成本。

10）在标准化方面，应尽量做到与国际标准衔接。目前美、日两国都在积极开展多媒体的标准化研究。国际电信咨询委员会（CCITT）也在加紧进行多媒体通信协议的标准化工作，计划用于人机通信的多媒体通信协议将到1996年完成。

展望

多媒体技术是当前计算机产业的热点之一。从目前来看，多媒体计算机技术的最大贡献是改善了人机接口界面，拓宽了计算机应用领域。从长远来看，它有可能对计算机机理和体系结构产生深远的影响。尽管不少人认为，多媒体产品价格昂贵，技术不够成熟，在网络通信方面也还存在不少问题，但是，近期多媒体系统研制的一个特点是，随着大规模工业化生产的逐步实现，其价格会越来越低。一台集数据、声音和视频技术为一体的桌面多媒体终端价格不足5000美元，这个价格已与购置多个分立的通信设备的价格相差无几，甚至更便宜一些。

多媒体通信网络的发展，也必将与信息高速公路相结合，把丰富多采的多媒体信息送到千家万户。例如，Internet的多媒体子网3W网已为Internet提供了可视的多媒体环境，并且成为Internet网中发展最快的部分。现在有400万人在该网上查询信息，有数千家组织为该网提供信息。用户可通过一种易用的点击图形用户接口进行访问。信息高速公路的建设为多媒体通信提供了广阔的表演舞台。反之，多媒体通信的普及也将促进信息高速公路的建设，加速向21世纪高度信息化社会迈进的速度。

今后，随着多媒体及其相关技术的进步和多媒体产品价格的下降，随着ISDN的商用化以及多媒体终端的推广普及，多媒体信息将会具有更加理想的传输环境，多媒体通信系统也必将以其高质量的服务赢得众多的用户。那时，多媒体计算机将会同现在的电视、电话及个人计算机一样，进入家庭和办公室。它将部分取代电视、电话、传真等通信方式，并对人类生活和社会生产产生重大的影响。到21世纪，多媒体通信将成为人们通信的基本方式，并

使人类社会真正进入信息时代。