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1、移动通信原理概述高月 2005年7月内容提要n调制理论n信道编码n多址技术典型通信系统方框图格式化多路复用脉冲调制带通调制频率扩展多址接入XMT加密信源 编码信道 编码格式化多路复用脉冲调制带通调制频率扩展多址接入加密信源 编码信道 编码比特流数字基 带波形数字带 通波形RCV信源信宿去其他 目的地来自其 他信源信道 码元信道 码元消息 码元消息 码元同步两个基本定理奈奎斯特采样定理Ts=e+1在一个码组中纠正t个错码，要求d0=2t+1在一个码组中纠正t个错码并检测e个错 码（et)，要求d0=t+e+1分组码码结构,表示为(n,k)信息比特:信源数据被分割成大小为k个数据比 特的分组编码比
2、特:编码器将每k个数据分组转换为更大 的包括n比特的数据分组监督比特:编码器为每个分组附加的(n-k)比特编码冗余度(n-k)/k信息比特监督比特k位n位n-k位分组码检错能力：有r个检验子方程，可以指示 （2r1)个错误。纠错能力：对于一位错码，可以指示（2r 1)个错误位置。若（2r1)=n,可以 纠正1比特或以上错码。卷积码结构图 编码效率k/n,约束长度Km =m1,m2,mi ,输入序列（每次移入k位）123kK12n.kK级移位寄存器n个模2加法器码字序列U =U1,U2,Ui ,其中Ui =u1i,u2i,uji ,uni=第 i个码字分支uji =分支字Ui的第j个二进制码元T
3、urbo码构成:由简单的分量码和伪随机数字交织器所构 造的交织级联码分量码可为卷积码或分组码根据链接类型分为并行级联码PCCCs使用递归的系统卷积(RSC)分量码 串行级联码SCCCs使用递归/非递归卷积外部码和递归卷积内部码Turbo码PCCC编码器一个PCCC码字 由系统部分和两个校 验序列的并行级联 (或交织)构成如果追求高码率,可将RSC分量编码器的校验输 出删余交织器RSC2RSC1删余删余xsx1px2pa编码选择在实时系统中采用纠错编码,同时作用于 差错性能的两个影响：提高性能编码冗余越大,纠错能力越强降低性能每信道码元或编码比特的能 量减小,导致解调器产生更多差错卷积码的编码效
4、率权衡编码效率k/n减小时,每k个信息比特对应的信道 码元数n增加,编码的纠错能力提高,但信道带宽 和译码器的复杂性都将提高 对固定的约束长度,编码效率从1/2降至1/3,所 需Eb/No减小0.4dB,译码器的复杂性增加约 17%编码效率进一步降低时,与复杂性增加相联系的 性能改善会迅速消失Turbo码的编码效率权衡PCCCs在AWGN信道和交织型平坦衰落信 道上获得接近香农极限的性能码率1/2的Turbo码在Eb/No=0.5dB时误 比特率为10-5,与香农极限仅差0.5dBTurbo码的性能在Eb/No较低时令人瞩目, 但在Eb/No较高时,其改善作用不大交织无记忆信道:信道中发生的错
5、误为比特间 相互独立的随机分布的比特差错抗随机独立错误的编码,如分组/卷积码 有记忆信道:传输信号间表现出彼此相关 的减损,造成突发的比特错误交织:使信道的突发错误在时间上扩展交织交织的思想在时间上分离码元,将一个有记忆信道成功地转 变为一个无记忆信道,从而使得纠正随机错误的 编码同样适用于噪声突发信道交织器的类型分组交织器卷积交织器交织的实现方法块交织,帧交织,随机交织,混合交织等内容提要调制理论信道编码多址技术多址技术多址通信:蜂窝系统以信道来区分通信对象,许 多用户同时通话,互相以信道来区分,各用户信 号通过在射频波道上的复用,建立各自的信道, 实现双边通信的连接资源共享分配方法FD 分
6、配频率的特定子带TD 识别周期循环的时隙CD 分配一个正交扩频码本集中的特定成员SD 采用点波束天线指向不同方向PD 使用正交极化来分离信号频分多址fct信道1 信道2 信道3信道N含义：将通信系统的总频段分成若干等间隔 不重叠的频道给请求服务的用户，在呼叫过 程中，其他用户不能共享该频段特点：每信道支持单用户每信道占用一个载频基站复杂庞大时分多址含义：在宽带的无线载波上，把时间分为 周期性的帧，每帧分成若干时隙，每个时 隙就是一个信道，分配给一个用户特点：同步和定时是正常工作的前提不连续发送，切换处理简单不需要双工器fct信道1信道2信道3N信 道 N码分多址n含义：为每个用户分配各自特定的
7、地址码， 利用公共信道传输消息。系统地址码具有准 正交性以区别地址，在频率，时间，空间上 可能重叠n特点平滑软切换和有效宏分集通信容量大 容量的软特性低信号功率谱密度fct通道N .通道1通道2通道3扩频通信基本概念扩频是指用来传输信息的信号带宽远远大 于信息本身带宽的一种传输方式 扩频系统具备的特点信号带宽远大于发送信息所需最小带宽扩频由扩频信号实现,扩频信号是与数据无关的 编码信号扩频信号解扩是由接收到的扩频信号与扩频信 号的同步副本通过相关完成扩频通信基本概念扩频技术种类直接序列扩频DS:采用比特率非常高的数字编码的随机 序列去调制载波,使信号带宽远大于原始信号带宽频率跳变FH:用较低速
8、率编码序列的指令去扩展载波的 中心频率,使其离散地在一个给定频带内跳变,形成一个 宽带的离散频率谱时间跳变TH:信号在时域上展宽,信息根据编码指令被 分配到一个比常规调制方案更长的时段里突发传输混合扩频通信基本概念扩频原理示意图扩频通信基本概念优点干扰抑制低信号功率谱密度保密性好潜在地址多，容量大缺点占用频带宽系统实现复杂在衰落时变信道中，实现同步，信道估值较复杂寻求性能好，数量多的扩频码扩频通信基本概念直扩系统DS-SS系统框图发射机振荡器fc码片时钟Pn码产生器基带BPF消息Sss(t)发射信号扩频通信基本概念PN码产生器IF宽带滤波器IF接收DS-SS信号相干相移键 控或差分相 移键控解
9、调 器同步系统接收数据IF窄带信 号S1(t)直扩系统DS-SS系统框图接收机扩频通信基本概念直扩系统DS-SS的信号扩频和解扩扩频解扩数据数据扩频信号码字扩频码扩频码扩频信号数据码字直扩系统的主要技术指标处理增益G：表示扩频系统通过扩频和解 扩后信噪比的改善程度其中RPN，R分别表示伪码速率，信息码元速率其中FPN，B分别表示伪码带宽，信息码元带宽直扩系统的主要技术指标干扰容限M：表示在正常工作条件下，接收机 输入端所允许干扰的最大强度值式中，G为处理增益，Ls为实际传输路径损 耗，(S/N)0为接收机门限信噪比地址码分类用户地址码：用于区分不同移动用户信道地址码：用于区分每个小区或扇区 内
10、的不同信道。又可分为单业务、单速 率信道地址码和多业务、多速率信道地 址码基站地址码：用于区分不同的基站或扇 区地址码信道地址码选取原则CDMA系统是干扰受限系统，用户之间的干扰主要取决 于信道间的隔离度，因此信道码的选取直接决定用户 的数量及质量，应具有理想的正交信道隔离性。用户地址码选取原则保证足够的地址码数量，CDMA中采用利用局部相关特 性代替伪码的周期自相关性，互相关性。基站地址码选取原则尽可能减少基站间的干扰，基站地址码应满足正交性 能，同时满足序列足够多。信道地址码Walsh码生成：递推Hadamard矩阵。哈德曼矩阵是由1、1元素生成的正 交矩阵。Walsh函数在完全同步时是完
11、全正交的。Walsh函数对同步误差敏感，在不同步时 自相关性、互相关性恶化明显。信道地址码OVSF码构造：具有Huffman码的树形结构与生成规律适合多速率业务和不同扩频比的正交信道码。伪随机码概念：表现出白噪声采样序列统计特性的确定性 周期信号。 随机特征平衡性：序列每周期内0和1的个数至多相差1游程分布：序列中取值相同的相连元素合称为 一个游程，游程中元素的个数为游程长度。长 度为k的游程占游程总数的2k 。相关性：将序列的一个周期与其任意循环移位 的序列比较，相同位数和不同位数至多相差1伪随机码m序列：最长线性移位寄存器（MLSR)序 列周期P=2n1，n为移位寄存器的级数m序列产生电路DDD时钟脉冲Q1Q2Q3伪随机码GOLD序列生成：若x，y是周期N=2n1的m序列优 选对，由它们构成的Gold序列zyDkx ，k0,1,，NGold序列数目远大于m序列，与m序列优 选对相关性相同平衡性：n奇数时，平衡序列50n偶数时，平衡序列75地址码？各种地址码的主要特性 ？IS-95与WCDMA中地址码的设计谢谢！
