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移动通信的基本技术 移动通信的基本技术 【本章内容简介】本章着重介绍了移动通信系统所涉及的主要技术，通过学习调制解调技术、编码技术、交织技术、基带传输、多址技术、跳频扩频技术和分集接收技术，了解这些技术的基本概念、主要特点、应用范围和方式，为掌握移动通信系统的工作原理和方法打下坚实的基础。【学习重点与要求】重点掌握调制解调技术、编码技术、跳频扩频技术等的基本概念、主要特点和应用范围，了解MSK类调制的性能比较，掌握伪随机（PN）序列基本特性。 主要内容 电波传播分析 调制与解调技术 编码和解码技术 多址技术 抗噪声和干扰技术 交织技术 分集技术 数字通信系统 编 码 技 术 信源编码和信道编码是通信数字化的两个重要技术领域。在移动通信数字化中，首先是模拟语音信号的数字化。对于语音信号进行数字化处理，采用低码率数字语音编码，可以提高频带的利用率和信道容量；同时采用较强纠错能力的信道编码技术，可使移动通信系统在较低载干比（C/I）的条件下运行，从而保证良好的通话质量。 在通信系统中，一般采用“信源编码”技术来提高数字系统的传输效率。 通常采用“信道编码”技术，即“差错控制编码”来提高数字系统的可靠传输。 语音压缩编码技术 信源编码技术的主要任务是通过降低数字信号的码元速率，压缩频带，达到提高信号传输有效性的目的。 2G数字蜂窝移动通信系统以语音业务为主，故信源编码主要指的是语音压缩编码。 3G不仅提高语言业务，还提供高速数据、图像等多媒体业务，故信源编码除了语音编码外还有图像压缩编码、多媒体数据压缩编码等。 语音压缩编码技术 信源输出的信号都是模拟语音信号，信源编码主要完成两大任务：第一是将模拟语音信号转换成数字信号（也就是实现模拟信号数字化），第二是实现数据压缩。 模拟信号数字化的方法有多种，目前采用最多的是信号波形的A/D变换方法（波形编码）。它直接把时域波形变换为数字序列，接收恢复的信号质量好。实用的波形编码方法主要有两种基本形式，一是脉冲编码调制（PCM），另一种是增量调制（ΔM）。下面主要介绍信源编码的工作原理。 1．信源信号的数字化 “数字化”的最基本的技术，叫作脉冲编码调制（PCM，Pulse Code Modulation），简称脉码调制。 模拟信号正是通过PCM而变换成数字信号的，其具体过程是：通过抽样、量化和编码三个步骤，用若干代码表示模拟形式的信息信号（如图像、声音信号），再用脉冲信号表示这些代码来进行传输／存储。其系统原理框图如图所示。 脉冲编码调制 模拟信号数字传输方框图 这里所说的“代码”是指表示数值的一组二进制或多进制的数字符号，如表示数值“五”的十进制代码是“5”，二进制代码是“101”。PCM技术中，通常用二进制代码。 2．语音编码技术 在数字移动通信中，采用的语音编码技术有波形编码、参数编码和混合编码三种。 波形编码技术是通过对语音波形进行采样、量化，然后用二进制码表现出来，并在解码端尽可能准确地恢复语音信号的原始波形。 语音编码技术 参数编码技术是以语音信号产生的数学模型为基础，根据输入语音信号分析出表征声门振动的激励参数和表征声道特性的声道参数，然后在解码端根据这些模型参数来恢复语音。 这种编码算法并不忠实地反映输入语音的原始波形，而是着眼于人耳的听觉特性，确保解码语音的可懂度和清晰度。基于这种编码技术的编码系统一般称之为声码器，主要用在窄带信道上提供4．8kbit/s以下的低速率语音通信和一些对时延要求较宽的场合。当前参数编码技术主要的研究方向是线性预测LPC（Linear Predictive Coder）声码器和余弦声码器。 语音编码技术 混合编码是基于参量编码和波形编码发展的一类编码技术。一般都把以LPAS为基础的用VQ技术对激励信号进行量化的编码算法统称为CELP。 CELP具有波形编码和参数编码两种特点，它保持了波形编码的高质量和参量编码的低速率，因此也称为混合编码，在4～16kbit/s速率上能够得到高质量的合成语音。 多脉冲线性预测编码（MP-LPC）、规则脉冲线性预测编码（RPE-LPC）和码激励线性预测编码（CELP）等都属于混合编码技术。 语音编码技术 移动通信中采用的语音编码方法主要取决于无线移动信道的条件：由于频率资源十分有限, 因此要求编码信号的速率较低; 由于移动信道的传播条件恶劣, 因而编码算法应有较好的抗误码特性。 另外, 从用户的角度出发, 还应有较好的话音质量和较短的时延。移动通信对数字语音编码的要求如下： 速率较低, 纯编码速率应低于16 kb/s;  在一定编码速率下的音质应尽可能高;  编码时延要短, 要控制在几十毫秒之内;  编码算法应具有较好的抗误码性能, 计算量小, 性能稳定; 编码器应便于大规模集成。 语音