高效节能的多媒体通信与分布式资源分配方案

### 高效节能的多媒体通信与分布式资源分配方案 #### 1. 改进冗余基数编号系统（MRBNS）编码技术 在通信领域，能源效率是一个至关重要的问题。为了实现更高效的通信，研究人员提出了一种新的源编码技术——改进冗余基数编号系统（MRBNS）。该技术利用了冗余基数编号系统（RBNS）中一些禁止位对的特性，有选择地从RBNS代码中删除一些0，从而减少编码消息的长度。 在传输过程中，将出现频率最高的符号0设为静默状态，并采用FSK和ASK混合调制方案。对于加性高斯白噪声（AWGN）信道，使用基于非相干检测的接收器，假设给定长度的所有可能二进制字符串出现的可能性相等，与二进制频移键控（BFSK）相比，发射器平均可节省53%的能量。同时，由于消息长度的减少，接收器端平均可节省17.2%的能量。 #### 2. MRBNS编码方案 MRBNS使用与RBNS相同的数字集{-1, 0, 1}，为方便起见，将数字'-1'表示为'¯1'。其编码方案如下： - **规则1**：从第i位开始的连续k个1（k > 1），用第k + i位的1和第i位的¯1表示，中间位为0。 - **规则2**：应用规则1后，将出现的位模式¯11替换为等效的位模式0¯1。 - **观察1**：应用规则1和2后，数据中不会出现¯1¯1、1¯1和¯11模式。 - **观察2**：RBNS编码后，每个0¯1的最高有效位前都有一个0。 - **观察3**：如果原始数据是n位二进制数据帧，RBNS编码后可能得到n + 1个RBNS数字的帧。 - **规则3**：将每个0¯1重新编码为¯1，即删除每个¯1前的零位。 - **观察4**：应用规则3后，数据中可能出现1¯1和¯1¯1模式，但不会出现¯11模式。 - **观察5**：应用规则3后，RBNS数据大小减小，编码后帧大小≤n + 1个RBNS数字。 - **规则4**：将位模式¯101重新编码为¯11，即删除¯101中间的0。 - **观察6**：编码和解码过程需从最低有效位到最高有效位扫描，可与数字的流水线串行传输/接收重叠。 例如，对于二进制字符串11011101，应用上述规则后变为10¯10¯11。 #### 3. MRBNS编码器和解码器设计 - **编码器**：将RBNS转换为MRBNS时，需要删除每个¯1前的零位和¯101中间的0。通过控制时钟脉冲来实现，使用控制J - K触发器F1和F2。 - **解码器**：将MRBNS转换为RBNS时，需要在每个¯1前添加零位和在¯11中间添加0。通过布尔变量C1和C2控制。 #### 4. 收发器设计及相关问题 - **收发器设计**：采用FSK和ASK混合调制方案，使用基于非相干检测的接收器。 - **同步问题**：在存在静默符号的情况下，可采用三种同步方案之一。 - **频谱感知和冲突避免**：采用基于样本分割复用（SDM）的协议，避免因静默0导致对空中信号缺失的