编码技术论文

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇编码技术论文范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

编码技术论文范文第1篇

0 引言

中文MARC是中国机读目录（China Machine-Readable Catalogue）的简称，中文MARC的主要作用是将各类书目信息编目成统一的标准计算机可读形式，便于读者检索以及各图书情报部门之间交流书目。学位论文是高校大学生为获取相应级别学位而撰写的关于在校期间所学知识的应用或所完成的科研成果。

目前，我国各高校的学位论文大部分都是用中文撰写的，也有一小部分是用外文撰写的。高校图书馆将学位论文收藏至自建特色数据库，就需要对学位论文进行编目，对学位论文编目时要保证编目产生的关于学位论文的数据的质量，以方便读者检索并利用学位论文。

1 中文MARC编目学位论文存在的问题

高校图书馆对文献资源进行有效的分类标引和主题标引，并用相应的著录、编目格式使文献资源的主要检索项及特点形成书目的形式就是高校图书馆的编目工作[1]。学位论文编目的工作流程一般为：回溯编目―审校―典藏―贴书标―入库上架。学位论文作为一种特殊的文献资源，其编目具有自己的特点：1）编目难度高。高校大学生研究的学术领域及学术方向繁多，其具体研究方向小而专，对非专业编目人员来说，分类编目比较困难；2）编目工作量巨大。教育事业飞速发展，各高校每年都在扩大招生，进而各高校每年产出的学位论文数量激增，而高校图书馆编目人员有限，而且图书馆每年还要有其他书目入馆需要编目，因此编目人员总的工作量非常大。3）学位论文撰写语种不统一。部分高校设有外国语学院，这些学院的部分学生所撰写的学位论文所使用的语种一般为外文。

中文MARC是以UNIMARC为基本依据，根据我国出版物的具体情况制定的[2]。中文MARC机读记录字段区有如下10个功能块：0―标识块；1―编码信息块；2―著录信息块；3―附注块；4―款目连接块；5―相关题名块；6―主题分析块；7―责任者块；8―国际使用块；9―国内使用块[3]。中文MARC通过对每个功能块增设功能不同的多种字段及子字段、对每个字段又增设不同要求的标识符的方式更为详细的记录文献信息。

高校图书馆编目学位论文最终要达到的目标是：1）精准、全面、直观的反映出学位论文所表达的科研成果，包括科研成果的领域，关键词等信息。2）准确标引学位论文，形成规范数据，方便读者进行检索。编目学位论文是读者可以使用学位论文的前提和基础，学位论文编目工作的质量直接关系到读者对学位论文的使用情

况[1]。因此，学位论文编目工作是高校图书馆工作中的一个重要分支，各高校对学位论文编目工作都很重视。但是由于学位论文本身具有的特殊性和中文MARC编目具有的高技术性，导致中文MARC在对学位论文进行编目的时候会出现一些问题，而这些问题的出现直接影响了学位论文编目的质量，进而影响到学位论文在高校图书馆乃至整个学术界的正常流通。中文MARC在高校图书馆学位论文编目中存在如下问题。

1）标准不统一。当前我国使用比较普遍的中文MARC编目标准有两种：一种是国家图书馆编写制定的全国图书馆联合编目中心系统标准；一种是北京大学图书馆编写制定的中国高等教育文献资源保障系统，即CALIS系统标准[3]。虽然采用这两种中文MARC编目标准编目的数据覆盖面都很广，共享性也比较强，但还是应该将这两种标准结合，制定一套唯一的编目标准。有了唯一的标准，各高校图书馆在选择编目系统时也不需要进行比较，既方便了高校图书馆编目工作，也能使图书信息流通更顺畅。

2）标引不规范。《中国图书分类法》是高校图书馆编目分类的主要依据。由于部分高校图书馆还有自己编写的《图书馆编目分类细则》，并结合这两个规范来进行编目，因此在很多编目细则上出现了不一致现象。

3）著录字段不完整。中文MARC编目虽然具有详细的编目规则，但是不同的编目员对规则的理解会有所不同。在中文MARC著录中，字段和指示符都有详细的规定，如果出现指示符的漏著、错著都会直接影响到学位论文的检索。

4）外文语种撰写的学位论文编目格式不统一。当前我国图书馆使用USMARC对外文图书进行著录，而有些图书馆认为只有原版外文书籍才应该用USMARC进行编目，其余外文图书应该按中文MARC格式来著录。因此，使用外文撰写的学位论文编目格式就出现了两种，即USMARC格式和中文MARC格式。这种不一致的编目格式会严重影响到学位论文的网上共享，对数字图书馆的建设也有不利影响。

高校图书馆每年进书量都很大，新进图书只有经过编目才能入库上架，读者才能在馆藏书目检索系统中检索到图书，而高校图书馆专业的编目人员非常有限，因此就会出现非专业人员对图书进行编目，比如燕山大学图书馆学位论文的编目工作就是由勤工助学的学生来完成的。编目工作对人员专业要求比较高，编目细则又非常繁杂，虽然专业的编目人员已经设定号学位论文编目格式，但是非专业人员在对学位论文进行编目的时候很容易就会出现漏著、错著的现象，而在对学位论文编目中出现的错误只有非常专业的编目人员才能及时发现，这样就会导致很多编目过程中出现的错误到最后都没有被发现，从而影响到读者对学位论文的检索。

2 改进与展望

编码技术论文范文第2篇

关键词： H.264标准；视频压缩；视频编码

0 引言

以数字视频的采集、压缩、处理为核心的现代视频监控技术，采用先进图像处理芯片对视频进行压缩处理，把智能图像处理技术用于图像显示、监控成为嵌入式视频监控系统的重点研究方向[1]。无论是MPEG1、MPEG2或者是MPEG4、H.263都已经无法满足运动图像压缩的要求，这时新一代的H.264标准便被制定，H.264作为新一代的编码方式，有效提升了视频压缩率，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频，而且视频编码的码率更加灵活，架构主要包括，帧内预测、帧间预测、转换、量化、去区块滤波器、熵编码等模块，下面将研究H.264视频编码的关键技术及其应用前景。[2]

1 H.264压缩标准

H.264是两个组织专家ITU-T和ISO为多媒体传输设计的数字视频编码标准[3]，全称是MPEG-4AVC，翻译成中文意思是“活动图像专家组-4的高等视频编码”，或称为MPEG-4Part10。各种分辨率的视频图像格式都可以被H.264视频编码标准支持，包括sub-QCIF、QCIF、CIF、4CIF、16CIF等[4]。H.264是一种视频压缩标准，同时也是一种被广泛使用的高精度视频的录制、压缩和格式。H.264比其他编码标准有着更高的视频质量和更低的码率，被广泛用于网络流媒体数据、各种高清晰度电视陆地广播以及卫星电视广播等领域。H.264的特点是能低码率、高清晰持续提供较高的视频质量，能大大加强图像的编码效率和改善图像数据在网络中的传输效率。[1]，使网络更加灵活、适应性更强，最大的好处就是节约了成本，弥补了技术差距，让存储与视频管理变得更高效。

2 H.264编码器的结构和特点

H.264只是规定了输入码流的格式及编码之后输出比特流的句法结构，其标准的编码思路是混合编码模式，以帧间和帧内预测来清除空间和时间的冗余分量，用变换和量化编码来清除频域冗余分量。H.264视频编码在一定情况下提高了视频压缩编码性，其视频解码与编码实现的过程相反，依据帧内编码进行逆量化，反变换，重构帧，最后经块滤波器平滑滤波后得到重建图像，[1]H.264编码器的功能组成框图如1。

3 H.264编码器关键环节分析

3.1 帧内预测 比起H.263，H.264提供了更多不同的工具来降低码率，以编码单位来说，h.264中每个宏块（macroblock/mb）大小都是固定的16×16像素，能够实现高分辨率视频的压缩，对于帧间编码来说，它允许变换块的大小根据运动补偿块的大小进行自适应的调整；对于帧内编码来说，它允许变换块的大小根据帧内预测残差的特性进行自适应的调整。

3.2 帧间预测 H.264标准与早期标准不同之处在于，它所使用的是块结构运动补偿，运算精度精确到1/4像素点上。[8]不仅如此，H.264标准还使用了多帧预测的方法，能够明显改善预测增益。[5]

3.3 整数变换与量化 H.264中整型变换与之前的MPEG系列标准所采用的DCT变换都有区别：

①它是整形变换（所有的操作都为整数运算，不存在解码精度损失）。②用整数算术变换可以确保编解码之间实现零失配。③变换的核心运算部分只用到加法和移位运算，不需要乘除运算。④到量化器的缩放乘积因子为整数，减少了乘积因子的数据位数。[4]量化的目的是减小信号的值域，以更少的比特来表示信号，从而达到减少数据量的目的。H.264中量化的步长总共有52种，其按照12.5%递增，并且变换系数的读取有双扫描和之字形两种方式。

3.4 熵编码 熵编码是对数据的冗余信息进行压缩的方法，变长编码和Huffman编码相结合进行，以较短的字长表示出现概率较大的数据，较长的字长表示出现概率较小的数据来达到降低数据量的目的。

CAVLC是一种变长编码。先对变换系数进行zig-zag扫描。用行程码（L，V）表示扫描以后的数据，V代表数值，L代表该数出现的次数。因为视频块在整形变换和量化后，大部分变换系数成为0，只有很少的数据在低频部分，用行程数L代表连续出现的0的个数，V代表0串后挨着的非零值，接着对L和V分别采用Huffman编码进一步压缩，有不同的码表可以查询亮度块和色度块。行程编码大大降低了编码的码字字长。CABAC是一种二进制算术编码，其通过构建模型来预测当前的视频信号。相对于CAVLC编码，CABAC的编码效率更高，更节省码率。[4]

3.5 码率控制 H.264视频编码标准虽然对于编码器的结构实现模式没有具体的规定，但编码器实现的核心问题要解决编码器的结构、相应的视频编码如何控制。H.264编码器采用基于拉各朗日Lagrangian优化算法的率失真优化模型实现视频编码的控制，其实现方法简单而且效率高。[5]

H.264编码标准由于以上关键技术的支持，获得了较高性能编码，但编码器复杂度增加，约为MPEG2的4倍，MPEG4的2倍。其高复杂度原因有两个方面，一是编码选项复杂，二是计算量高。具体内容有宏块的划分及搜索模式的组合的选取、高精度亚像素运动补偿和多参考顿预测，H.264更细化，更精确的数据压缩导致了计算量高。[6]

4 应用前景

H.264作为一种具有高效压缩性能的视频压缩编码技术，其在制定的过程中就充分参考和吸收了H系列和MPEG系列的优秀研究成果，修改或重新制定了其中不合理的部分，使其有很好的压缩性能。H.264能够比H.263和MPEG-4大约省去50%的码率。[7]H.264的高效的视频压缩能力和优异的网络适应性，为视频数据传输的可靠性提供了保障，其可广泛应用于数字摄像、英特网、数字视频录像、DVD及电视广播等领域的图像压缩。

5 结束语

网络视频监控系统要达到良好的监控效果，仅提高摄像头的分辨率是不行的，只有通过改善数字视频的压缩技术，降低视频传输的误码率，提高视频的质量，才能推动网络视频走向智能化。[1]H.264标准的推出是视频编码标准的一次重要的进步，尽管其算法复杂，但是能够大幅度提高编码效率，使得应用范围更加的广泛。

参考文献：

[1]李红京.基于H.264视频压缩技术的网络视频传输系统设计[J].河北工业科技，2011，28（4）：236-239.

[2]齐淋淋，向健勇，唐巍.H.264视频压缩关键技术及其应用前景[J].电子科技，2005（10）13-16.

[3]党晓军，尹俊文.基于H264的嵌入式视频监控系统研究[J].计算机技术与应用进展，2008：407-412.

[4]刘继红，孙海龙，屈鹏.TD-MBMS中H.264视频压缩的实现过程[J].信息通信，2008，4：14-16.

[5]牛建民.H.264视频压缩算法应用研究[M].同济大学工程硕士学位论文，2007，5.

[6]蒋文倩.基于H.264视频采集与无线传输系统的设计与实现[M].武汉理工大学硕士学位论文，2013，3.

编码技术论文范文第3篇

关键词：H.264，运动估计，整像素预测

 

1、引言

H.264是一种高性能的视频编解码技术, 它是ITU-T的VCEG（视频编码专家组）和ISO/IEC的MPEG（活动图像编码专家组）的联合视频组（JVT：joint video team）开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。论文写作，整像素预测。

作为新一代的视频编码标准，它具有很高的数据压缩比率和优异的性能，广泛应用于视频会议、视频点播、高清视频、移动播放器等多个领域。

H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。论文写作，整像素预测。和MPEG-2和MPEG-4ASP等压缩技术相比，H.264压缩技术将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。论文写作，整像素预测。尤其值得一提的是，H.264在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像。

在H.264的编码芯片结构中，相比帧内，帧间(Inter Prediction)编码的效率高，但是运算复杂度也比较高。帧间编码的核心运算部分是“ME”(motion estimation)即运动估计，占用最多的逻辑与时钟资源。帧间预测的运动估计过程分为整像素运动估计（IME）和分像素运动估计（FME），首先找到整像素的最佳MV，然后再进行分像素的搜索。除了巨大的计算复杂度，编码过程也很长，包括预测，重构和熵编码。

2、运动估计运算

H.264帧间预测是利用已编码视频帧/场和基于块的运动补偿的预测模式。由于引入了1/4像素精度、多种分割预测等先进技术，在获得更高压缩率的同时，其算法复杂度也大大提高，使得帧间预测编码耗时占到整个编码计算时间的50%以上，若采用全软件实现高清图像的实时编解码，明显力不从心，这就要求使用高性能的硬件编解码器来完成高清实时编解码任务，这也是本人研究的主要内容。

编码宏块(16x16象素)可以分割成不同大小的块像数据，例如16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8、4x4等七种模式。而“ME”的再对各种宏块分割方式下的每个块象素进行预测运算，然后由后续模块统计和比较出最优的分割方式。

运动估计包括整像素预测（IME）和分像素预测（IME）两部分，这两部分是串行的。每一个宏块，只有在IME 做完之后，找到最佳整像素MV，再进行FME。

在进行IME计算时，首先要计算MVP，对于一个块象素，预测运算就是在参考帧中搜索出最佳匹配(即两者差异最小)的同尺寸块象素作为当前块的参考区域。如果在整个参考帧的范围下进行全面的搜索，固然可以得到最为匹配的区域，但是复杂度太大。事实上，相邻块在参考帧中的匹配区域一般位置比较接近。综合考虑算法复杂度，编码效果，资源使用等方面，帧间预测做了如下处理：首先根据周边块的Mv值预测出当前块的Mv值，即Mvp，然后在Mvp所指参考帧中象素点周边搜索最佳块象素。

MVP的搜索过程如图2所示，假定E为当前的宏块、宏块分割或者亚宏块分割，除了16x8和8x16，MVP为A、B、C的MV的中值；对于16x8分割，上面部分MVP由A预测，下面部分MVP由B预测；对于8x16分割，左面部分MVP由B预测，右面部分MVP由C预测。论文写作，整像素预测。以MVP作为搜索的起点。

图2 MVP 计算

IME在进行当前宏块MB（x）的MVP计算的时候，前面的宏块MB（x-1）包含分像素的MV还未得到，这个时候我们无法得到准确的A，所以我们此时以MB（x-1）的16x16分割搜索时所得到的整像素MV来代替A，并把据此计算得到的MVP作为搜索的起点。

3、IME模块及功能

IME模块的架构如下图所示

图3 IME模块架构图

IME的主要功能是：

（1）数据：把原始和参考YUV从inter_config模块中取出，为PS和FME模块准备预测所需数据；

（2）控制：控制帧间预测的过程

IME的模块划分及各自功能：

Pipe_ctrl：不同分割间的搜索和选择 将不同分割方式的顺序搜索改为并行，用两条水线来实现加速 Pipe0：进行P16x16，P8x16，P4x8 ；Pipe1：进行P8x8，P16x8，P8x4，4x4由两条共同完成（为了减少pipe0的等待时间，把pipe1的部分工作放到pipe0中）

MVp_ctrl：每种分割的具体搜索过程

（1）计算MVp值

（2）控制reg_ctrl模块的数据存取

Reg_ctrl：为相连模块准备数据

（1）为整像素准备数据，传输给PS模块；

（2）为分像素搜索准备数据，传输给FME模块；

（3）为重构准备数据，传输给FME模块

4、与IME模块相关的主要功能模块

图3中与IME工作相关的有两个主要的部分，一个是Inter_config 模块，还有一个是PS模块，它们在系统中起着重要的作用。论文写作，整像素预测。

1. Inter_config模块及功能描述

Inter_config模块，即帧间数据调度模块，其数据传送如图4所示，Inter_config模块有两部分功能：一是为IME服务，把IME所需的数据从DDR取到Sram；二是为Loop Filter服务，把LoopFilter模块的deblock运算所需要的一部分数据从DDR取到Sram以及将deblock运算后的宏块数据存入DDR。

图4 Inter_config模块数据传送

Inter_config模块与IME有关的工作包括：

1）取原始YUV数据，Luma部分直接拉给IME_Reg_o，Chroma部分存入Sram0。

2）为IME准备计算所需的9个宏块的Luma数据，并存入Sram0和Sram1。

3）将这9个宏块的Chroma数据准备到Sram1中，用于Chroma资料拼接之用。

4）接收到IME_ChromaStart_i信号有效后，开始FME运算所需Chroma数据的相关准备工作。包括：①从Sram0中取Chroma的原始YUV送给IME；②从Sram0中取Chroma3x3Mb数据并进行拼接（将每个block对应的2x2像素，向右向下扩展，变成3x3像素）后送给IME。论文写作，整像素预测。

5）把最后一行的5个mv（当前Mb最后一行的block的4个mv及右侧相邻的1个mv）存入Sram0，作为下一宏块行进行Mvp预测所需数据。

2. PS模块功能描述

PS模块，即预测选择模块，本模块主要用于选择当前编码宏块的最佳预测方式，帧内预测还是帧间预测；若是帧间预测还需给出宏块的最佳分割以及分割的最佳MV，除此之外，还需求残差值，用于后面的重建。其主要功能如下：

1）接收IME模块的整像素亮度值，以进行整像素搜索，找出最佳的整像素MV；

2）将两套流水线所得出的cost进行比较，选出最佳partition；

3）接收inter_ctrl模块中IME模块的亚像素亮度值，以进行亚像素搜索，找出最佳的亚像素MV以及cost，并与最佳的整像素MV的cost相比较，选择最佳的MV；

4）将选出的最佳的cost与intra_ctrl中的最佳的cost，比较得出最佳的预测方式，帧间还是帧内；

5）若选出的是帧内，则结束当前宏块的帧间操作，准备下一个宏块的帧间操作；若选出的是帧间，则接收IME或FME的亮度和色度值，进行求残差操作，送给DCT以备后面重建。

5、总结及展望

本文对帧间编码中IME运算所需数据进行探讨和分析，并提出一套架构设计方案，时序和资源使用都比较优化。设计方案在空间上具有较高的并行度，处理能力高，非常适合实现高清视频编码。目前市场上对于H.264的研究开发一般都是基于PC或者DSP解决，很少有基于硬件实现的开发，功能上还不足以实现高清实时信号的编码和解码。本设计能够实现帧间预测的关键部分，在后续的研究中如果能使用H.264标准在帧间预测所带来的高压缩率，如果能将其带来的复杂度的增加限制在可容忍的范围内，支持帧间预测的高清实时视频编解码的芯片实现是非常有意义的，应用前景很广阔。

参考文献

[1]新一代视频压缩编码标准——H.264/AVC 毕厚杰 人民邮电出版社

[2]Iain E.G.Richardson．H.264 and MPEG-4 Video Compression: VideoCoding for Next Generation Multimedia. U.S: Wiley Press, 2003.

[3]Tung-Chien Chen, Chung-JrLian, and Liang-Gee Chen. Hardware Architecture Design of an H.264/AVC VideoCodec. Asia and South Pacific Conference on. Design Automation, 2006.

[4]Renxiang Li, Bing Zeng, and Ming L． Liou． A new three－stepsearch algorithm for block motion estimation． IEEE Trans．Circuits Syst．Video Technol．, vol． 4, No． 4,Aug 1994

编码技术论文范文第4篇

《职业时空》，主管部门:河北省教育厅，主办单位:河北职业技术学院，国内统一刊号:CN13-1349/C，国际标准刊号:ISSN1672-8963，邮发代号18-347，半月刊，正刊。创刊于1995.ASPT来源刊中国期刊网来源刊，该刊是04年度北大中文核心期刊，《中国知网》、《中国学术期刊（光盘版）》全文收录期刊，中国学术期刊综合评价数据库来源期刊

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编码技术论文范文第5篇

关键词：Ad Hoc网络；智能手机；语音通信系统

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)01-0081-03

Design of a Smart Phone Voice Communication System Based on Ad Hoc Networks

LIN Qiu-peng

(College of Computer Science and Technology, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China)

Abstract: Mobile flexibility of ad hoc network lead to a broad prospect of application,currently，smart phones develop rapidly and support wifi,which formed ad hoc networks will convenient and affordable. This paper analyzes the problems and key technology in the ad hoc networks famed by smart phones ,and build a ad hoc network architecture by the voice communication features in the smart phones.And I pro? posed a design of smart mobile voice communication system based on the system architecture and the characteristics of smart phones.

Key words: Ad Hoc Network; Smart Phone; Voice Communication System

Ad hoc网络是一种分布式的无线移动网络，它不依赖固定的基础通信设施，没有中心节点，具有自组织能力，抗毁性强，网络中的各节点地位平等，且具有转发报文的功能。一般适用于军事通信、抢险救灾、应对突发事件等无法得到有线网络支持或者临时需要通信的环境。

随着wlan技术及手机应用的迅速发展，越来越多的智能手机加入了WI-FI功能，诸如主流的iOS、Android、Windows Mobile、Sym? bian等手机操作系统都支持无线网络的接入，为手机终端组建ad hoc网络提供了支持。在应对自然灾害等紧急场合中，固定网络往往受损，导致人们之间无法通信，此时利用手机组建Ad Hoc网络进行通信就变的必要可行。同时，随着手机的应用发展，人们希望降低手机的各项费用，尤其对于学生这样的低消费人群，在小范围内如果可以组建Ad Hoc网络通信，便可以节省通信费用，因此，提出一种基于Ad Hoc网络的智能手机语音通信系统方案，以实现智能手机终端间无需借助运营商网络支持的自组织语音通信。

1国内外发展现状

国内外对无线Ad Hoc网络已经有了比较广泛的研究并取得了大量的成果，但已有研究绝大多数针对介质访问控制(MAC)[18]、路由系统[17]、拓扑管理、功率控制、服务质量控制[9][12][16]、安全[11]等领域来开展，且通常以无线Ad Hoc网络作为一种网络基础设施支持多样性应用为研究背景，研究的理论成分较重。

从公开发表的文献看，利用智能手机内置的IEEE802.11构建Ad Hoc网络并实现节点之间语音数据传输的成果不多。P.B. Vel? loso等人利用仿真实验研究了移动性和QoS提供等对Ad Hoc网络语音通信容量问题进行了研究[1]；HuiYao Zahng等人研究了不同路由协议对语音应用系统性能的影响[2]；C.H.Saleem等人研究了利用Ad Hoc组建对等网络支持紧急情况下指挥控制系统的语音通信问题[4]; Feng GAO等人构建了Symbian平台下基于蓝牙无线Ad Hoc网络语音通信的中间件系统[3]。清华大学的陈萍萍在“手机终端的自组织通信协议的实现”[5]一文中基于Symbian智能手机终端实现了一种基于蓝牙和WiFi的Ad Hoc网络语音通信系统，但其测试网络规模过小。同时董梅也在Symbian平台下实现了流媒体即时通信系统[7]，但同样存在质量保证跟网络规模问题，鉴于小规模网络和大规模网络的问题迥异程度较高，其实现方法在较大规模网络中的可行性和性能需要进一步研究；李振宇等在“一种移动Ad Hoc网络中实时语音通信方法的研究”[6]一文中从网络层面和应用层面两个方面讨论了机遇As Hoc网络的语音通信方法，包括QoS控制机制等，但相关讨论建立在仿真实验基础上，并没有构建实验验证网络。

可以看出，尽管对Ad Hoc网络和VoIP[10][13]技术的研究已经取得了大量成果，但公开发表文献未见关于“基于无线Ad Hoc网络的智能手机终端语音通信系统”可以实用的成果发表。

2关键技术

由于Ad Hoc网络独有的无中心，自组织，多跳路由，动态拓扑，特殊的无线信道特征，安全性差等特点，所以需要考虑路由协议、服务质量保证、语音编码技术、安全性等多个方面的问题，其中主要对路由协议与服务质量、语音编码技术进行重点研究。2.1 VOIP技术

VOIP技术是将语音电话建立在IP技术上的语音传输技术，其基本原理是将普通电话的模拟信号转换为数字语音信号，通过语音压缩算法将语音数据进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按相关协议进行打包封装处理，通过IP网络把数据包传输到目的地接收端，再把这些语音数据包重新装配，经过解码解压缩处理后，恢复成原来的模拟语音信号，从而达到利用IP网络进行语音通信的目的。我们可以利用此技术在ad hoc网络上实现手机的语音通信，通信模型如图1。

2.2语音编码方案

通过网络传输实时语音与传输普通数据不同，应用网络的组成必须符合这种实时传输的需要。语音的分组传送通常要求网络提供充足的带宽。但是Ad Hoc网络带宽资源有限，在这种情况下，我们可以通过编码压缩技术来减少对带宽的使用

目前，语音编码方案较多，主要包括G.711(64kbps)、G.723(5.3kbps~6.3kbps)、G.728(16kbps/8kbps)、G.729(8kbps)、MP3(128-112kb? ps)等，不同编码方案的编码码率不同。目前智能手机中应用的802.11b/g协议的标准数据速率分别是11/54Mbps，而实际应用中可能远达不到此标准。手机中GSM语音通话是采用G.711编码，由于无线Ad Hoc网络的链路容量较低，加之由于移动性导致的传输路径的变化，采用固定的编码方案和编码速率可能无法较好的在语音质量和应用系统性能之间进行折中，所以可以采用G.729与G.711相结合的动态语音编码方案。在链路状况好的情况下优先考虑语音质量，采用G.711编码，当网络中发生拥堵断路等影响传输速率的时候，选用低速率的G.729编码方案。

2.3 QoS路由协议

在Ad Hoc网络中，随着节点移动，网络拓扑结构在不断变化。如何快速准确地选择到达目的节点的路由是一个重要和核心的问题，路由协议分类如图2。

语音通信系统对传输性能要求较高，延迟抖动要小、丢包率要低，在Ad Hoc语音通信系统中，Ad Hoc网络中的节点在不断移动，这样就会引起网络拓扑结构的动态变化，从而出现路由中断，节点或链路拥塞，传输链路故障等问题，同时手机作为网络节点能量有限，所以基于QoS/基于能量考虑的路由协议更适合于该系统。

QoS路由协议是一种基于数据流QoS请求和网络可用资源进行路由的机制。一般QoS路由协议有两个目标：一个是找到满足QOS要求的路径；另一个是充分利用全局网络资对现有路由协议的分析。结合Ad Hoc网络的特殊性，通过两个节点之间可能存在的多条路径传输语音数据能够更好地满足需求。针对目前Ad Hoc路由协议的研究现状，按需多路径距离矢量(AOMDV)路由协议更适用于本系统，如何找多多条路径、如何维护多条路径、如何实现多条路径的负载平衡等问题是关键。

3 Ad Hoc网络体系结构

根据Ad Hoc网络中手机通信的特性，构建语音通信系统的Ad Hoc网络体系结构。将整个网络分成五层。针对各层的功能，将所用协议进行分层划分，详细结构如图3。

应用层根据voip协议原理采用自适应编码方案，根据网络负载情况，当网络负载轻时选用语音通信质量好的G.711编码方案，当网络出现拥塞等情况导致网络传输下降时选用G.729编码方案。

传输层根据voip原理将包进行封装，为了更好的实现语音通信的实时传输，需要加入实时控制协议RTP头，将数据进行RTP封装后加入UDP头等信息进行UDP封装，然后交由ad hoc网络进行传输。网络层根据ad hoc网络特性采用AOMDV协议进行路由选 路。链路层MAC协议采用DCF可以避免隐藏终端与暴露终端的问题。目前主流手机采用的无线协议多是802.11b/g两种协议。

4系统概要设计

因为Ad Hoc网络中的每一个节点都是独立平等的，所以系统每一个模块都应包含客户端和服务器端两部分的功能。根据语音通信过程将系统分为以下四个模块，具体如下图4。

4.1语音处理模块

手机作为客户端，利用麦克风对语音信号进行采集，并对采集的信号进行数字化，用合适的编码方式对数据进行压缩；作为服务器端，对接收到的数据进行解压，将解压后的语音信号在手机上通过话筒播放。

4.2实时控制模块

源节点将语音模块处理的数据进行封装处理（RTP封装、IP封装），将数据通过合适的端口发送到网络中；中间节点对接收到的数据包进行转发；目的节点将接收到的数据包按照正确的顺序排列，去掉报头等交给语音模块进行处理。

4.3路由模块

客户端（源节点）发起路由的查询与建立，并对路由信息进行维护；服务器端（中间节点、目的节点）对源节点进行响应，建立源节点到目的节点之间的数据通信线路，实现语音数据的双向通信，根据网络变化状况对路由进行控制维护。

4.4无线传输模块

对系统的wifi进行配置管理，获得接入Ad Hoc覆盖范围内手机终端的信息（SSID、MAC、IP等），网络周期性的更新与维护，根据路由模块选择的路径发送数据包。

5结束语

本文根据目前智能手机的发展情况，结合ad hoc网络的特性，提出一个基于ad hoc网络的智能手机语音通信系统的设计方案，该方案只是一个概要设计，对于路由协议、编码方案、信令协议等问题可以进一步研究改进。

参考文献：

[1] Pedro Braconnot Velloso,Marcel0 G. Rubinstein,Otto Carlos M. B. Duarte. Analyzing voice transmission capacity on ad hoc networks. Pro? ceedings of ICCT，2003，1254-1257.

[2] HuiYao Zhang, Marek Bialkowski, Garry Einicke, John Homer. An Extended AODV Protocol for VoIP Application in Mobile Ad Hoc Net? work. 2007 International Symposium on Communications and Information Technologies ,2007,836- 841

[3] Gao Feng, Weiwei Wang, Jun Cai.Reliable Busy Tone Multiple Access Protocol for Safety Applications in Vehicular Ad Hoc Networks. IEEE Communications Society subject matter experts for publication in the IEEE ICC 2010 proceedings.

[4] Choudhry Humayun Saleem, Khadim Hussain . Using Peer to Peer Voice Over Wireless Ad Hoc Networks as an Emergency Command and Control System. Technical report, IDE0903, February 2009.

[5]陈萍萍.手机终端的自组织通信协议的实现，[D].清华大学综合论文,2008,6.

[6]李振宇,李思敏.一种移动Ad Hoc网络中实时语音通信方案的研究[J].电子测量与仪器学报,2009,23(5):40-45.

[7]董梅，Symbian平台下基于移动Ad Hoc网络的流媒体实时共享系统[D].北京邮电大学硕士论文，2009,2.

[8]张楠.基于Ad Hoc网络技术的无线通信网络平台研究[J].科学技术与工程,2007,7(20):5043-5048.

[9]冯欣,尹方超,贺丽柏,韩永林.Ad Hoc网中经典路由协议QoS性能研究[J].长春理工大学学报，2010,33(4):131-133.

[10]顾玮奇,Ad Hoc网络中VOIP应用的研究][D].南京邮电大学硕士论文,2009,6.

[11]余旺科,马文平,严亚俊,陈和风.AdHoc网络单向安全路由协议[Jl.吉林大学学报（工学版）,2011，41(1):193-197.

[12]殷脂,叶春明,温蜜.移动Ad Hoc网络QoS路由的闭环DNA计算模型[J].上海理工大学学报，2010,32(6):593-601.

[13]孙毅,方更法,石晶林.移动自组织网络上VoIP的实现方法研究[J].计算机工程,2005,31(18):99-101.

[14]李晓涛.基于Ad-hoc网络的短距离语音通话系统的设计与实现,中国科学论文在线，[DB/Ol].ttp://paper.省略

[15]蒋维华.多跳Ad Hoc网络中实现语音通信的技术研究[D].北京科技大学硕士论文,2009,5.

[16]钱琛.Ad Hoc网络语音通信Qos研究及模拟分析[D].南京邮电学硕士论文,2008,4.