第二章3G关键技术第三讲

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1、 第二章第二章3G3G关键技术关键技术 2.5 信道编码技术信道编码技术 2.4 信源编码技术信源编码技术 2.3 数字调制技术数字调制技术 2.2 扩频通信系统扩频通信系统 2.1 移动通信信道移动通信信道 2.6 功率控制技术功率控制技术 2.7 发送接收技术发送接收技术 2.8 蜂窝组网技术蜂窝组网技术 信源编码信道编码信道解码信源解码调制解调信源数字调制技术数字调制技术11 1、定义、定义调制调制是使信号是使信号f f(t)(t)控制载波的某一个控制载波的某一个( (或或N N个个) )参数，使参数，使这个参数按照信号这个参数按照信号f f(t)(t)的规律变化的过程。的规律变化的过程

2、。目的目的：将原始电信号变换成频带适合信道传输的信号：将原始电信号变换成频带适合信道传输的信号作用作用：频谱搬移，多路复用、频率分配：频谱搬移，多路复用、频率分配2 2、分类：、分类：按按调制信号调制信号：原始基带信号：原始基带信号n 模拟调制：调制信号为连续型的模拟信号；模拟调制：调制信号为连续型的模拟信号；调制信号取值连续调制信号取值连续n 数字调制：调制信号为脉冲型的数字信号；数字调制：调制信号为脉冲型的数字信号；调制信号取值离散调制信号取值离散数字调制技术数字调制技术22 2、分类：、分类： 调制调制按载波按载波可分为两大类：可分为两大类： （1 1）正弦波调制：用正弦高频信号作为载波

3、；）正弦波调制：用正弦高频信号作为载波； （2 2）脉冲调制：用脉冲串构成一组数字信号作为）脉冲调制：用脉冲串构成一组数字信号作为载波。载波。 正弦波模拟调制正弦波模拟调制 正弦波数字调制正弦波数字调制 脉冲模拟调制脉冲模拟调制 脉冲数字调制脉冲数字调制数字调制技术数字调制技术3调 制 方 式用 途连续波调制幅度调制标准调幅 AM广播双边带抑制载波 DSB立体声广播单边带调制 SSB载波通信、无线电台、数传残留边带调制 VSB电视广播、数传、传真角度调制频率调制FM微波中继、卫星和移动通信相位调制 PM中间调制方式数字调制幅移键控 ASK数据传输频移键控 FSK数据传输相移键控 PSK DPS

4、K数据传输、数字微波、空间通信现 代 调 制 系 统 QAM、GMSK和MSK等数据传输、数字微波通信、卫星通信和数字移动通信等脉冲调制脉冲模拟调制脉幅调制 PAM中间调制方式、遥测脉宽调制 PDM (PWM)中间调制方式、一点对多点微波通信脉位调制 PPM遥测、光纤传输脉冲数字调制脉码调制 PCM市话、卫星、空间通信增量调制 M军用、民用通信新方式DPCM、 LPC 等 图像、话的编码常用调制方式及用途常用调制方式及用途 一、解调的定义和分类解调解调:是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始信号。 分类：三种方式：相干解调相干解调、非相干解调非相干解调和载波插入法解调载波插入法

5、解调 二、 相干解调1、定义 相干解调：是指为了不失真地的恢复调制信号，要求本地载相干解调：是指为了不失真地的恢复调制信号，要求本地载波和接收信号的载波必须保持波和接收信号的载波必须保持同频同相同频同相，这种方法称为相干解，这种方法称为相干解调调 2、数学模型cos(0t + )fd(t)S(t)P(t)LPF数字调制技术数字调制技术43、原理已调信号 乘法器输出 通过LPF后 当常数时 数字调制技术数字调制技术5调制器m (t )C (t )sm (t )数字基带信号正弦载波数字调制技术数字调制技术61、数学表达式 在幅移键控中，载波幅度随调制信号而变化，即用二进制数字信号的“1”和“0”控

6、制载波的通和断，所以又称之为通断键控(OOK)。2ASK信号的表达式可写为“1” “0”二进制振幅调制(2ASK)数字调制技术数字调制技术7OOK是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制 2、2ASK的波形及功率谱数字调制技术数字调制技术8二进制振幅调制(2ASK)2、波形和功率谱f- f0PASK(f )2fsf0f2fsfs0-fs-2fsS f (f )2ASK的功率谱 (a) 基带信号的功率谱 (b) 已调信号的功率谱二进制振幅调制(2ASK)数字调制技术数字调制技术9 1、表达式用二进制数字基带信号去控制正弦载波的载频称为二进制移频键控（2FSK）。在二进制频移键控中载波的频率

7、受调制信号的控制。二进制数字信号的“1”对应载波频率f1，“0”对应于载频f2。其时域表达式可写为“0”“1”二进制频移键控(2FSK)数字调制技术数字调制技术10tS 2 FSK(t)10011f1f2f2f1f1TsA-A02FSK信号的波形图 二进制频移键控(2FSK)2、波形及频谱、波形及频谱数字调制技术数字调制技术11f-f1f1f2-f2P2FSK( f )02FSK功率谱示意图 f2fsfs0-2fs-fsS f (f )2、波形及频谱、波形及频谱二进制频移键控(2FSK)数字调制技术数字调制技术12用二进制数字信号控制正弦载波的相位称为二进制移相键控，记为2PSK或BPSK一、

8、二进制绝对调相一、二进制绝对调相2PSK2PSK 1 1、表达式表达式“绝对调相绝对调相”是利用载波的不同相位直接去表示相应的数字信息，发送二进制符号1时，取0相位，发送二进制符号0时，取相位。其时域表达式为： “1”“0”二进制相移键控(2PSK)数字调制技术数字调制技术132、波形及功率谱波形及功率谱t(a)101100101f(t)t(b)SPSK(t)A-A 2PSK的波形图 二进制相移键控(2PSK)数字调制技术数字调制技术14二进制相移键控(2PSK)数字调制技术数字调制技术153 3、产生方法、产生方法模拟调制法和相移键控法 f (t) Acos 0 t单/双S PSK(t) S

9、 PSK (t) 0f (t) 振荡器移相 (a) 模拟调相法 （b） 相移键控法。 二进制相移键控(2PSK)数字调制技术数字调制技术164 4、解调、解调LPFAcos(0 t+)定时抽样SPSK (t) 抽样判决BPF输出(a)相干解调二进制相移键控(2PSK)数字调制技术数字调制技术17二、二进制相对调相 2DPSK1 1、定义定义 相对调相相对调相是利用前后相邻码元载波相位的相对变化来表示数字信号。 相对相位相对相位：是指本码元的初相与前一码元的初相(或终相)的相位差。二进制相移键控(2PSK)表达式：数字调制技术数字调制技术182 2、 波形波形(a)t(b)SDPSK (t)t1

10、01100101f(t)002DPSK的波形 二进制相移键控(2PSK)数字调制技术数字调制技术19 第二章第二章3G3G关键技术关键技术 2.5 信道编码技术信道编码技术 2.4 信源编码技术信源编码技术 2.3 数字调制技术数字调制技术 2.2 扩频通信系统扩频通信系统 2.1 移动通信信道移动通信信道 2.6 功率控制技术功率控制技术 2.7 发送接收技术发送接收技术 2.8 蜂窝组网技术蜂窝组网技术 v目的：压缩数据率，去除信号中的冗余度，提高传输的有效性。v任务：将信源输出的模拟信号转换成数字信号（模数转换，A/D）实现数据压缩信源编码技术信源编码技术1语音音编码分分类根据根据编码器

11、的器的实现机理，分成三大机理，分成三大类波形编码波形编码参数编码参数编码混合编码混合编码信源编码技术信源编码技术21、波形、波形编码 从语音信号的波形出发，对波形的从语音信号的波形出发，对波形的抽样值、预测值、预测误差进行编码，抽样值、预测值、预测误差进行编码，它以重建语音波形为目的，力图使重它以重建语音波形为目的，力图使重建波形接近原信号波形。建波形接近原信号波形。特点：利用抽样定理，恢复原始信号的波形特点：利用抽样定理，恢复原始信号的波形信源编码技术信源编码技术3 优点：点：适适应能力能力强，重建，重建语音音质量好量好缺点：缺点：编码速率较高编码速率较高类型：类型： PCM， 自适应增量调

12、制自适应增量调制 （ADM），）， 自适应差分编码调制（自适应差分编码调制（ADPCM），）， 自适应预测编码自适应预测编码APC速率通常在速率通常在16-64kbit/s范围范围信源编码技术信源编码技术4脉冲编码调制（PCM）定时信道译码LPF噪声n (t)抽样量化编码A/DD/ASNiS0N0对模拟信号进行抽样、量化、编码的过程称为脉冲编码调制(PCM)，或简称为脉码调制。信源编码技术信源编码技术5图解分析图解分析f(t)t246(a)t2t464664322fq(t)量化样值2t46单极性码 PCM抽样、量化、编码波形图2464.26.3 6.14.22.51.8 1.9fS(t)准确样

13、值(b)(c)(d)0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7信源编码技术信源编码技术6PCMPCM的过程的过程 抽样：抽样：按抽样定理要求选择抽样点，对信号进行抽按抽样定理要求选择抽样点，对信号进行抽样。样。 把时间连续把时间连续时间离散时间离散 量化：量化：利用预先规定的有限个电平值来表示模拟抽利用预先规定的有限个电平值来表示模拟抽样值的过程。样值的过程。 把取值连续把取值连续取值离散取值离散 编码：编码：把经量化得到的信号电平值转换成数字代码把经量化得到的信号电平值转换成数字代码的过程的过程 信源编码技术信源编码技术72.参数参数编码 提取

14、语音的一些特征信息进行编码，在提取语音的一些特征信息进行编码，在收端利用这些特征参数合成语音。收端利用这些特征参数合成语音。优点：优点：编码速率低。编码速率低。缺点：缺点：语音的音质和自然度较差，很语音的音质和自然度较差，很难辨别说话人。（有一定的可懂度难辨别说话人。（有一定的可懂度)类型类型:LPC线性预测编码线性预测编码速率通常是在速率通常是在4kbit/s以下以下信源编码技术信源编码技术83.混合混合编码 介于波形介于波形编码和参数和参数编码的一种的一种编码。即。即在参数在参数编码的基的基础上引入了波形上引入了波形编码的的一些特征。一些特征。波形编码波形编码+参数编码参数编码可在可在4-

15、16kbit/s范围内达到良好的范围内达到良好的语音质量语音质量类型：类型：子带编码子带编码信源编码技术信源编码技术9语音编码技术是数字移动通信的基础，其语音编码技术是数字移动通信的基础，其语音编码技术是数字移动通信的基础，其语音编码技术是数字移动通信的基础，其意义意义：提高通话质量（数字化信道编码纠错）提高频谱利用率（低码率编码）提高系统容量（低码率，语音激活技术）移动通信对语音编码的要求：移动通信对语音编码的要求：编码速率低，话音质量好抗噪声干扰和抗误码的能力强编译码延时小编译码器复杂度低，便于大规模集成功耗小，以便应用于手持机信源编码技术信源编码技术10v在低比特率语音编码中，有4个参数

16、是很重要的，即比特率、质量、复杂度和处理时延。1数据比特率数据比特率越低，压缩倍数越大，通话的话路越多，移动通信系统越有效。降低比特率的方法：自适应传输，语音激活技术。 信源编码技术信源编码技术112语音质量评估当前世界上流行的语音质量评估方法是采用原CCITT提议的从1级到5级的主观评定的方法。这就是“平均评价得分”（Mean Opinion Score），简称MOS。 达到4级以上就可以进公共骨干网，达到3.5级以上可以基本进入移动通信网。信源编码技术信源编码技术123语音编码器的复杂度和处理时延 语音数字编码的算法通常用数字信号处理器（DSP）来实现。编码硬件的成本通常随着复杂度的提高而增加。 信源编码技术信源编码技术13低比特率语音编码器的性能比较低比特率语音编码器的性能比较信源编码技术信源编码技术143G中的语音编码WCDMA：AMRTD-SCDMA：AMRCDMA2000 ：EVRC信源编码技术信源编码技术15 目标：实现个人通信系统目标：实现个人通信系统2 总结总结1调制、解调的概念和分类调制、解调的概念和分类2ASK、2FSK、2PSK信源编码的目的和任务信源编码的目的和任务语音编码技术语音编码技术作业作业1151920?精品课件精品课件！精品课件精品课件！谢谢 谢谢！