第3章 无线通信基本技术-1.pptVIP

3.1 信源编码3.2 信道编码3.3 调制技术3.4 多址技术3.5 抗衰落技术 无线信道的随参特性恶化了通信环境，需要采取一些新的技术手段来提高系统的有效性和可靠性。 1）采用压缩编码技术，充分利用有限的频谱资源； 2）采用具有检错和纠错的编码技术，克服信道存在各种噪声与干扰；  3）采用调制解调技术，提高频谱利用率； 4）采用均衡技术，克服数字传输中的码间串扰； 5）采用分集接收技术，减小多径衰落； 6）为了实现多址连接通信，还要研究各种多址技术等。 　　　　　　3.1 信源编码信源编码的研究目的：在不失真或允许一定失真的条件下，如何利用尽可能少的信道容量传送尽可能高质量的信息，以便提高信息传输效率。信源编码实质就是将信息的原始符号按一定规则进行的一种变换。信源编码分为有损编码和无损编码两种。无失真编码：零失真的信源编码；有损编码：失真较小并且处于可接受范围内的信源编码。 由于实际上完全无失真地传输信息是不可能的，所以实际上使用的都是有损编码。 3.1.1 语音编码　　 在通信系统中，语音编码是相当重要的。因为在很大程度上，语音编码决定了接收到的语音的质量和系统容量。 在编码器能够传送高质量语音的前提下，如果比特率越低，那么在一定的带宽内就可以容纳更多的语音通道。语音编码方法应满足以下几个基本要求：— 编码速率要低，话音质量要高；— 有较强的抗干扰性能；— 编译码延时要短，延时应控制在几十毫秒以内；— 编译码器设计要简单，功耗小，便于小型化集成。 为了在有限的带宽内可以容纳更多的用户，需要对语音信号进行压缩编码。 　　根据语音编码压缩方式的不同，可以把语音编码器分成两类:波形编码器和声码器（参量编码器）。波形编码是将时域的模拟语音信号经过采样、量化、编码形成数字的语音信号的过程(将波形直接变换成数字码流)。如脉冲编码调制(PCM）、增量调制（ΔM）等都属于波形编码。 编码速率：16～64 kb/s。优点：可以获得很好的语音质量；缺点：比特率较高，需要占据较大的传输带宽。 波形编码在传统的公共交换电话网（PSTN）中广泛使用。由于编码速率较高，无线传输时需要占用的频带较宽，所以适合用于有线通信，不适合于无线通信。 　　声码器是一种基于信源模型的参量编码器。 参量编码是基于人类语言发声机理，应用数字信号处理技术，在频域或其他变换域提取表征语音的特征参量，然后对特征参量进行编码的一种方法(即用一组特征参量表示语音信号)。由于只需传输语音的特征参量，是一种低速率的语音编码方法。如线性预测编码（LPC）属于参量编码。 编码速率：1.2～4.8 kb/s。优点：编码速率较低，占用带宽较小，适合无线通信。缺点：话音质量只能达到中等水平，不能满足商用语音通信的要求。 　　混合编码方法是目前无线通信系统中广泛使用的语音编码技术。 混合编码是将波形编码和声码器原理结合起来实现的。混合编码信号中既包含部分波形编码信息，又有若干语音特征参量信息，以较低的比特率获得较高的质量。如规则脉冲激励线性预测编码（RPE-LTP）(用于GSM系统)、矢量和激励线性预测编码（VSELP） (用于窄带CDMA系统)等属于混合编码方法。 编码速率：4～16 kb/s。 如果编码器的速率越低，算法越复杂，则时延与费用就会越高 需要在以上几个因素中寻求一个平衡点 　　美国USDC系统（IS-54）运用8 kb/s的VSELP （矢量和激励线性预测编码) 语音编解码器，将模拟系统（AMPS）的容量提高了3倍。 CDMA蜂窝系统（IS-95）中所采用的是CELP（码激励线性预测编码）方式。 由于CDMA系统内部具有抗干扰能力和扩展带宽的能力，所以，可以运用低比特率语音编解码器，而无需考虑对于传输误差的影响。 　　例3-1 某一个数字移动通信系统，其前向信道频率带宽为810~826 MHz，反向信道频率带宽为940~956 MHz。假设90%的带宽用于语音业务，用FDMA多址接入方式，至少支持1150个同时呼叫，调制方案的频谱效率为1.68 (b/s)/Hz，为避免信道恶化产生的误码率，需要用比率为1/2的FEC前向纠错编码。请求出用于该系统的语音编码器传输比特率的上限。 　　解：　　系统可用的语音信道的带宽=0.9×（826－810）=14.4 MHz，用户数=1150，则　　　最大的语音信道带宽=　　　　　　≈12.5 kHz