第二章3G关键技术_第三讲

第三代移动通信电信学部可视电话视频点播视频会议多媒体彩铃视频留言第二章3G关键技术2.5信道编码技术2.4信源编码技术2.3数字调制技术2.2扩频通信系统2.1移动通信信道2.6功率控制技术2.7发送接收技术2.8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11、定义调制是使信号f(t)控制载波的某一个(或N个)参数，使这个参数按照信号f(t)的规律变化的过程。目的：将原始电信号变换成频带适合信道传输的信号作用：频谱搬移，多路复用、频率分配2、分类：按调制信号：原始基带信号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数字调制：调制信号为脉冲型的数字信号；调制信号取值离散数字调制技术22、分类：调制按载波可分为两大类：（1）正弦波调制：用正弦高频信号作为载波；（2）脉冲调制：用脉冲串构成一组数字信号作为载波。正弦波模拟调制正弦波数字调制脉冲模拟调制脉冲数字调制数字调制技术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PSKDPSK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一、解调的定义和分类解调: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、非相干解调和载波插入法解调二、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，要求本地载波和接收信号的载波必须保持同频同相，这种方法称为相干解调2、数学模型cos(0t+φ)fd(t)S(t)P(t)LPF×数字调制技术43、原理已调信号)θωcos()()(00ttftSDSB)φθω2cos(21)φθcos()(21)φωcos()θωcos()()(000000ttftttftP)(21)(tftfd)θcos()(21)(0tftfd乘法器输出通过LPF后当θ＝φ＝常数时数字调制技术5调制器m(t)C(t)sm(t)数字基带信号正弦载波1001()st2FSKt2PSKt2ASKt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0ωcos)(0tAtSASK“1”“0”二进制振幅调制(2ASK)数字调制技术71111000ttt载波信号2ASK信号bT()stOOK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8二进制振幅调制(2ASK)2、波形和功率谱f-f0PASK(f)2fsf0f2fsfs0-fs-2fsSf(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91、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”tAtAtSFSK21ωcosωcos)(“1”二进制频移键控(2FSK)数字调制技术10tS2FSK(t)10011f1f2f2f1f1TsA-A02FSK信号的波形图二进制频移键控(2FSK)2、波形及频谱数字调制技术11f-f1f1f2-f2P2FSK(f)02FSK功率谱示意图f2fsfs0-2fs-fsSf(f)2、波形及频谱二进制频移键控(2FSK)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、二进制绝对调相2PSK1、表达式“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π相位。其时域表达式为：)πωcos(ωcos)(00tAtAtSPSK“1”“0”二进制相移键控(2PSK)数字调制技术132、波形及功率谱t(a)101100101f(t)t(b)SPSK(t)A-A2PSK的波形图二进制相移键控(2PSK)数字调制技术142()PSKPfcffcbffcbffcfcbffcbff0二进制相移键控(2PSK)数字调制技术153、产生方法模拟调制法和相移键控法f(t)Acosω0t单/双SPSK(t)SPSK(t)ω0f(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164、解调LPFAcos(ω0t+)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17二、二进制相对调相2DPSK1、定义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△φ：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)001表达式：数字调制技术182、波形(a)t(b)SDPSK(t)t101100101f(t)002DPSK的波形二进制相移键控(2PSK)数字调制技术19第二章3G关键技术2.5信道编码技术2.4信源编码技术2.3数字调制技术2.2扩频通信系统2.1移动通信信道2.6功率控制技术2.7发送接收技术2.8蜂窝组网技术目的：压缩数据率，去除信号中的冗余度，提高传输的有效性。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1语音编码分类根据编码器的实现机理，分成三大类波形编码参数编码混合编码信源编码技术21、波形编码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，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。特点：利用抽样定理，恢复原始信号的波形信源编码技术3优点：适应能力强，重建语音质量好缺点：编码速率较高类型：PCM，自适应增量调制（ADM），自适应差分编码调制（ADPCM），自适应预测编码APC速率通常在16------64kbit/s范围信源编码技术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/A)(tfq)(tf)(tf)(tfq)(tfsSNiS0N0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5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2464.26.36.14.22.51.81.9fS(t)准确样值(b)(c)(d)012345670123456701234567信源编码技术6PCM的过程抽样：按抽样定理要求选择抽样点，对信号进行抽样。把时间连续————时间离散量化：利用预先规定的有限个电平值来表示模拟抽样值的过程。把取值连续———取值离散编码：把经量化得到的信号电平值转换成数字代码的过程信源编码技术72.参数编码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。优点：编码速率低。缺点：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)类型:LPC线性预测编码速率通常是在4kbit/s以下信源编码技术83.混合编码介于波形编码和参数编码的一种编码。即在参数编码的基础上引入了波形编码的一些特征。波形编码+参数编码可在4----16kbit/s范围内达到良好的语音质量类型：子带编码信源编码技术9语音编码技术是数字移动通信的基础，其意义：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：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10在低比特率语音编码中，有4个参数是很重要的，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”（MeanOpinionScore），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13表5-1低比特率语音编码器的性能比较编码器类型比特率/（kbit/s）复杂度MIPS时延/ms质量脉冲调制自适应差分脉码调制自适应子频段编码多脉冲线性预测编码随机激励线性预测编码线性预测编码的声码6432168420.010.111010010025353535高级高级高级通信级通信级合成级低比特率语音编码器的性能比较信源编码技术143G中的语音编码WCDMA：AMRTD-SCDMA：AMRCDMA2000：EVRC信源编码技术15目标：实现个人通信系统2总结1调制、解调的概念和分类2ASK、2FSK、2PSK信源编码的目的和任务语音编码技术作业1151920谢谢！