信息论在信息与通信工程领域的应用教案.ppt

信号在移动信道传播过程中会受到各种衰减的影响，接收信号功率可表示为 (15.10) 信道对信号的作用可归结为：自由空间传播损耗|d|– n，其中n通常为3~4；阴影衰落S(d) ；以及多径衰落R(d)表示。 从系统工程的角度看，传播损耗和阴影衰落主要影响到无线区的覆盖，而多径衰落则严重影响信号传输质量。 信息论在数字移动通信中的应用 移动信道对数字传输的影响 将多径传播环境简化为某种模型。对于具有N个路径的衰落信道，多径传播模型中的接收功率可以表示为 其中Pt为发射功率，gb和gm分别是基站和移动台的天线增益，Ri是各路径的地面反射系数，??i是路径间的相位差。 实际移动环境中接收信号的幅度服从瑞利分布，因而多径衰落也称为瑞利衰落。 信息论在数字移动通信中的应用 移动信道对数字传输的影响 (15.11) 多径传播对数字传输的影响 （1）时延扩展 时延扩展，即在一串接收脉冲中，最大传输时延和最小传输时延的差值，记为?，实际上就是脉冲展宽的时间。若发送的窄脉冲宽度为T，则接收信号的宽度变成T+?。时延扩展会引起码间串扰(ISI)。为避免码间串扰，应使码元周期大于时延扩展?。 时延扩展可以用数学模型来描述，例如在时延谱模型中，接收信号由N个等间隔的脉冲组成，脉冲的幅度为指数函数，延时概率函数为 (15.12) 信息论在数字移动通信中的应用 移动信道对数字传输的影响 （2）相关带宽 相关带宽是对移动信道传输一定带宽信号的能力的统计度量。当码元速率较低时，信号带宽远小于信道的相关带宽，信号通过信道传输后各频率分量的变化具有一致性，则信号波形不产生失真，无码间串扰，此时的衰落为非频率选择性衰落；若码元速率很高，信号带宽大于相关带宽，则信号通过信道传输后各个频率分量的变化不一致，将引起波形失真，造成码间串扰，此时的衰落为频率选择性衰落。 相关带宽通常用最大时延Tm的倒数来表示，即 信息论在数字移动通信中的应用 移动信道对数字传输的影响 （3）时间选择性衰落 在移动环境中，移动台的运动会使接收信号产生多普勒频移，在多径信道中这种频移会成为多普勒频展。 将多普勒频展的宽度的倒数定义为相干时间，则它表征了时变信道对信号衰落的节拍，这种衰落是由于多普勒效应引起的，并且发生在传输波形的特定时间段上，称为时间选择性衰落。 时间选择性衰落严重影响了数字信号的误码率，为了减小其影响，要求码元速率远大于衰落节拍的速率。 信息论在数字移动通信中的应用 移动信道对数字传输的影响 全球移动通信系统(GSM) 选定规则脉冲激励长期预测（RPE-LTP）编码算法作为其语音编码方案。RPE-LTP采用相位与幅度优化的等间距规则脉冲作为激励源，合成波形接近于原始语音信号。同时，结合长期预测，去除信号冗余度，从而降低了编码速率。RPE-LTP的净编码速率为13 kb/s，语音质量MOS得分可达4.0。 GSM系统的语音处理过程：发送端先进行语音检测，将每个时间段分为有声段和无声段。在有声段进行语音编码产生编码语音帧，在无声段对背景噪声进行估计，产生静寂描述(SID)帧。发信机采用不连续发射方式，即仅在包含语音帧的时段内才开启发信机。在语音段结束时发送SID帧，接收端根据收到的SID帧中的信息在无声时段内插入舒适噪声。 信息论在数字移动通信中的应用 数字移动通信中的语音编码技术 3G移动通信系统将提供能全球接入和漫游的广泛业务。 CDMA2000系列标准是为满足3G无线通信系统的要求而提出的。目标是提供较高的数据速率以满足IMT-2000的性能要求，即车辆环境下至少144 kb/s，步行环境下384 kb/s，室内办公室环境下2,048 kb/s的传输速率。 CDMA2000标准是cdmaOne无线系统的技术演进，其新的特点主要包括：多种信道带宽，即带宽可以是N?1.2288 MHz；快速前向功率控制；辅助导频信道；灵活的帧长，有5ms、10ms、20ms、40ms、80ms、160ms等多种；反向链路相干解调；前向发送分集；改进的媒体接入控制方案；可选择较长的交织器；以及Turbo编码。其中Turbo编码是CDMA2000中的关键技术。 信息论在数字移动通信中的应用 Turbo码在CDMA2000中的应用 随着Internet技术的迅猛发展，现有的有线接入系统远远不能满足人们的宽带业务需求；另一方面随着电信市场的不断开放，新运营商不断加入，形成了多方竞争的局面。在这种背景下，宽带无线接入应运而生。 宽带无线接入主要有以下几种技术 无线局域网(WLAN)、蓝牙(Bluetooth)技术、本地多点分配系统(LMDS)、多点多信道分配系统(MMDS)及其他（如红外等）。 无线局域网主要技术有IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE8