移动通信第4章_移动通信中的数字调制与解调
移动通信原理 PPT课件
第1章 移动通信基本原理
MSC支持的呼叫业务是: (1) 本地呼叫、 长途呼叫和国际呼叫。 (2) 通过MSC进行移动用户与市话、 长话之间的 联系, 控制不同蜂窝小区的运营。 (3) 支持移动电话机的越区切换、 漫游、 入网登 录和计费。
息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的, 而是用不同的编码序列来区分的, 或者说, 靠信号的 不同波形来区分。 如果从频率域或时间域来观察, 多 个CDMA信号是互相重叠的。
第1章 移动通信基本原理
在FDMA和TDMA系统中, 为了扩大通信用户容 量, 都尽力压缩信道带宽, 但这种压缩是有限度的, 因为信道带宽的变窄将导致通话质量的下降。 而 CDMA却相反, 可大幅度地增加信道宽度, 这是因为 它采用了扩频通信技术。
第1章 移动通信基本原理
2.2.2 CDMA数字移动通信系统的基本组成 各种CDMA系统的主要技术、 具体构成不完全相
同, 我国主要是联通的800 MHz CDMA数字系统。 一 种CDMA数字移动通信系统的基本组成如图1-2所示。
第1章 移动通信基本原理
图1-2 CDMA数字移动通信系统基本组成
第1章 移动通信基本原理
CDMA的基本组成与GSM的大同小异, 交换网络 子系统NSS、 基站子系统BSS、 操作维护子系统OMS 和手机MS是必不可少的组成部分。
图1-2中, PCF部分主要实现对分组数据业务的处 理功能。 它能够提供强大的分组数据处理能力, 满足 用户对高速分组数据的传输要求, 能适应目前和将来 不断增长的业务需要。
第1章 移动通信基本原理
通信原理第四章 (樊昌信第七版)PPT课件
则接收信号为
2 1
fo(t) = K f(t - 1 ) + K f(t - 2 ) 相对时延差
F o () = K F () e j 1 + K F () e j ( 1 )
信道传输函数
H()F F o(( ))K Keejj 11((1 1 eejj ))
常数衰减因子 确定的传输时延因子 与信号频率有关的复因子
课件
精选课件
1
第4章 信道
通信原理(第7版)
樊昌信 曹丽娜 编著
精选课件
2
本章内容:
第4章 信道
信道分类
信道模型
恒参/随参信道特性对信号传输的影响
信道噪声
信道容量
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声 信道容量
精选课件
3
概述
信道的定义与分类
n 狭义信道:
—传输媒质 有线信道 ——明线、电缆、光纤 无线信道 ——自由空间或大气层
1. 传输特性
H ()H ()ej ()
H() ~ 幅频特性
()~ 相频特性
2. 无失真传输
H()Kejtd
H() K
()td
精选课件
27
n 无失真传输(理想恒参信道)特性曲线:
恒参信道
|H()|
K
() td
td
0
H() K
幅频特性
0
0
()td
()d() d
td
相频特性
群迟延特性
精选课件
28
n 理想恒参信道的冲激响应:
恒参信道
H()Kejtd
h(t)K(ttd)
若输入信号为s(t),则理想恒参信道的输出:
通信原理第四章ppt课件
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作:曹丽娜
信道的定义
通信系统中的信道是指发送设备到接收设备之间信号传 输的通道,是通信系统的重要组成部分
本章内容:
第4章 信道
信道分类 信道模型 恒参/随参信道特性对信号传输的影响 信道噪声 信道容量
按照传输媒介的不同
概述
信道的定义与分类
无线信道 ——自由空间或大气层 有线信道 ——明线、电缆、光纤
有线信道
信道频带在几百MHz至1GHz左右 主要应用: 长途通信干线,有线电视等
基带同轴电缆:
50Ω,多用于数字基带传输 速率可达10Mb/s 传输距离<几千米
宽带(射频)同轴电缆:
75Ω,用于传输模拟信号 多用于有线电视(CATV)系统 传输距离可达几十千米
有线信道
光纤
有线信道
按照系统模型中研究对象的不同:
编
调制信道
码 器
——研究调制/解调问题
调 制 器
发 转 换 器
媒 质
收 转 换 器
解 调 器
译 码 器
编码信道
——研究编码/译码问题 恒参信道
按照信道中冲击响 应是否随时间变化
——特性参数变化缓慢,视为恒定值 随参信道
——特性参数随时间变化
§4.1
无线信道
光作为一种特殊的电磁波, 在人造介质(光纤)中传播, 实现大容量,高可靠性的通信 主要应用:
电信网和移动网的骨干网
单模阶跃折射率光纤
光纤结构示意图
优点
缺点 应用
有线信道
§4.3
信道数学模型
按照系统模型中研究对象的不同:
调制信道 ——研究调制/解调问题 编码信道 ——研究编码/译码问题
本科毕业设计GMSK调制与解调算法设计
GMSK调制与解调算法研究摘要:随着现代通信技术的发展,移动通信技术得到快速发展,许多优秀的调制技术应运而生,其中高斯最小频移键控(GMSK)技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法,它具有良好的功率谱特性和较好的抗干扰性能,特别适用于无线通信和卫星通信,目前,很多通信标准都采用了GMSK技术,例如,GSM,DECT 等。
本文首先介绍了MSK的一般原理,接着对GMSK的调制原理和几种调制方法进行了阐述,然后,重点研究了GMSK的几种差分解调方法并进行了比较,最后用Matlab软件进行仿真及结果分析。
关键词:高斯最小频移键控;调制;差分解调;MatlabThe study of GMSK modulation and demodulation algorithmAbstract:Along with the development of the communication technology, the mobile communication technology has been developing rapidly. A lot of excellent modulation technology has emerged as the times require, Gaussian Minimum frequency shift keying(GMSK)is one of the most outstanding technology in radio communication. It is especially used in radio and satellite communication for its nice spectrum characteristic and anti-jamming capability. At present , many communication system has employed the GMSK, for instance, the GSM, DECT. In this paper , the MSK which is the base of GMSK was introduced firstly, and then the modulation principle and methods of GMSK was analyzed, and the several differentially demodulation methods of GMSK was studied and compared emphatically, Finally using Matlab software simulate and results analysis.KeyWords:Gaussian Minimum Shift Keying;Modulation;Differential Demodulation;Matlab目录第一章绪论 ....................................... 错误!未定义书签。
通信原理第4章(2014年北邮上课精简版)
η AM
边带功率 = AM总功率
调制指数a(调幅系数)
AM 信号表达式
S AM (t ) = [1 + m (t ) ] Ac cos ωc t
其中 1 + m(t ) 中的直流为 1,交流为 m(t ) 。为了包络解调 不失真恢复原始基带信号,要求 m ( t ) ≤ 1 。 AM 信号一般表示为 S AM (t ) = Ac 1+ amn (t ) cos ωc t ,
第4章 模拟调制系统
本章的主要内容
一、调制的目的、定义和分类 二、幅度调制(AM、DSB、SSB、VSB)
n n n
时域和频域表示、带宽 调制与解调方法
抗噪声性能 三、角度调制(FM、PM)
n n n n
基本概念 单频调制时:调频和调相信号的时域表示 宽带调频信号的带宽
抗噪性能 四、频分复用
《通信原理》
解:
(2) 基带信号为随机信号时已调信号的频谱特性 在一般情况下,基带信号是随机信号,如语音信号。此时
,已调信号的频谱特性用功率谱密度来表示。 AM已调信号是一个循环平稳的随机过程,其功率谱密度为 其自相关函数时间平均值的傅里叶变换。 分析可知,在调制信号为确知信号和随机信号两种情况下, 分别求出的已调信号功率表达式是相似的。 参见教材70页。
H(w)
-w c
形成单边带信号的滤波特性
H(w) 1 -w c 0 1 0 wc w wc w
H(w)
-w c
形成单边带信号的滤波特性
通过推导(参见教材 71-72 页),可得 SSB 信号的时域表达式
S SSB (t) = Ac m(t ) cos ωct m Ac m (t )sin ωct
移动通信知识点回顾
小区制指将整个服务区划分为若干个无线小区,每个无线小区设一个基站 ,由它负责本区移动通信的联络与控制。
特点: 优点:同频复用距离距离减小,提高了频率利用率;MS台和基站的 发射功率减小,同时减小互相干扰;容量高;
缺点:系统结构和控制较为复杂,有同频干扰、越区切换等问题。
3.移动通信的基本技术有哪些
道编码。 2.语音编码可分为哪3类?各类语音编码具有哪些特点? 语音编码通常可分为3类:波形编码、声源编码和混合编码。波形编码
是依据语音信号的时域波形来进行编码,PCM 合成特点。语音特征 参数,传输,恢复。声码器。 混合编码是将波形编码的高质量和声源编码的高压缩 3.采用交织技术的目的是什么? 有突发性干扰和衰落,是长串连续的块状误码。交织技术正是为解决这 一问题而设计的。
二、简答题 1.移动通信的电波传播具有哪些特点? ① 自由空间传播损耗,② 阴影衰落(效应)。 ③ 多径效应。 ④ 多普勒效应。
立德 明志 精业 惟新
精于勤毁于随
66 // 5614217
第2章移动信道无线传输特性
移动通信中使用的地形分类 即“准平滑地形”和“不规则地形”。 ① 准平滑地形:也称“中等起伏地形”, ② 不规则地形:
2.产生邻频干扰的主要原因是什么?克服邻频干扰的 措施有哪些?
答:产生邻频干扰的主要原因是发射机的带外抑制度 和接收机的选择性不好。
克服邻频干扰的措施有(1)对发射机的带外抑制度和 接收机的选择性提出要求;(2)使相邻的频道不在同 一小区甚至相邻小区内使用。
3.产生同频干扰的主要原因是什么?克服同频干扰的 措施有哪些?
此需要相隔一定的距离。
7.GPRS:通用分组无线业务。
移动通信原理与系统.(优选)
移动通信原理与系统第1章概论1.(了解)4G网络应该是一个无缝连接的网络,也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。
当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联,所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。
2.所谓移动通信,是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。
移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
无线通信是移动通信的基础。
3.移动通信主要的干扰有:互调干扰、邻道干扰、同频干扰。
(以下为了解)1)互调干扰。
指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上,产生与有用信号频率相近的组合频率,从而对通信系统构成干扰。
2)邻道干扰。
指相邻或邻近的信道(或频道)之间的干扰,是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。
3)同频干扰。
指相同载频电台之间的干扰。
4.按照通话的状态和频率的使用方法,可以将移动通信的工作方式分成:单工通信、双工通信、半双工通信。
第2章移动通信电波传播与传播预测模型1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。
对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。
移动信道的基本特性是衰落特性。
2.阴影衰落:由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。
多径衰落:无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射,使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加,这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。
无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。
大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离(几百或几千米)上信号强度的变化。
小尺度衰落模型用于描述短距离(几个波长)或短时间(秒级)内信号强度的快速变化。
3.在自由空间中,设发射点处地发射功率为P t,以球面波辐射;设接收的功率为P r,则P r=(A r/4πd2)P t G t式中,A r=λ2G r/4π,λ为工作波长,G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益,d为发射天线和接收天线间的距离。
移动通信PPT课件
移动台所受到的噪声影响主要来自于城市噪声、各 种车辆发动机点火噪声、微波炉干扰噪声等;
(1) 互调干扰 (2) 邻道干扰 (3) 同频干扰
3. 通信系统复杂
移动台的移动需要频率、功率控制,地址登记,越区切换,漫游跟 踪等技术,入网、计费管理
4. 对移动台的要求高
移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的; BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道,SS负责呼 叫控制功能,所有的呼叫都是经由SS建立连接的;OMS 负责管理控制整个移动网。
MS也是一个子系统。它实际上是由移动终端设备和用户 数据两部分组成的,移动终端设备称为移动设备;用户数 据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中,此数据模 块称为用户识别卡(SIM)。
多普勒频移产生调制噪声
由于移动台的不断运动,当达到一 定速度时,如超音速飞机,固定点 接收到的载波频率将随运动速度v 的不同,产生不同的频移,即产生 多普勒效应,使接收点的信号场强 振幅、相位随时间、地点而不断地 变化
fd
v
cos
2021/7/1
图1.3 多普勒效应
10
1.1.1 移动通信的特点
③ 微小区:小区半径r=0.1~1km ④ 微微小区:小区半径r<0.1km,适于办公室、家庭等移动应用
环境。
2021/7/1
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1.1.2 移动通信的组网理论
2. 频率覆盖
蜂窝系统的基站工作频率,由于传播损耗提供足够的隔离度, 在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率,称 为频率复用。.1.1 移动通信的特点
1.移动通信利用无线电波进行信息传输 传播环境复杂:直射波与随时间变化的绕 射波、反射波、散射波的叠加 多普勒效应:移动台的高速运动
移动通信中各类数字调制方式的分析比较
移动通信中各类数字调制方式的分析比较1.1 GMSK调制方式GSM系统GSM系统采用的是称为GMSK的调制方式。
GMSK 在二进制调制中具有最优综合性能。
其基本原理是让基带信号先经过高斯滤波器滤波,使基带信号形成高斯脉冲,之后进行MSK调制,属于恒包络调制方案。
它的优点是能在保持谱效率的同时维持相应的同波道和邻波道干扰,且包络恒定,实现起来较为容易。
目前,常选用锁相环(PLL)型GMSK调制器。
从其调制原理可看出,这种相位调制方法选用90°相移,每次相移只传送一个比特,这样的好处是虽然在信号的传输过程中会发生相当大的相位和幅度误差,但不会扰乱接收机,即不会生成误码,对抗相位误差的能力非常强。
如果发生相位解码误差,那么也只会丢失一个数据比特。
这就为数字化语音创建了一个非常稳定的传输系统,这也是此调制方式在第二代移动通信系统中得以广泛使用的重要原因。
但其唯一的缺点是数据传输速率相对较低,其频谱效率不如QPSK,并不太适合数据会话和高速传输。
因此,为提高传输效率,在GPRS系统中的增强蜂窝技术(EDGE)则运用了3π/8-8PSK的调制方式,以弥补GMSK的不足,为GSM向3G的过渡做好了准备。
1.2 PSK 类调制方式以基带数据信号控制载波的相位,使它作不连续的、有限取值的变化以实现传输信息的方法称为数字调相,又称为相移键控,即PSK。
理论上,相移键控调制方式中不同相位差的载波越多,传输速率越高,并能够减小由于信道特性引起的码间串扰的影响,从而提高数字通信的有效性和频谱利用率。
如四相调制(QPSK)在发端一个码元周期内(双比特)传送了2位码,信息传输速率是二相调制(BPSK)的2倍,依此类推,8PSK的信息传输速率是BPSK的3倍。
但相邻载波间的相位差越小,对接收端的要求就越高,将使误码率增加,传输的可靠性将随之降低。
为了实现两者的统一,各通信系统纷纷采用改进的PSK调制方式,而实际上各类改进型都是在最基本的BPSK和QPSK基础上发展起来的。
移动通信实验 四相移相键控(QPSK)调制及解调实验
实验一四相移相键控(QPSK)调制及解调实验一.实验目的:1、了解QPSK调制解调原理及特性。
2、了解载波在QPSK相干及非相干时的解调特性。
二.实验内容:1、观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。
2、观察IQ调制解调过程中各信号变化3、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。
三.基本原理:1、QPSK调制原理:QPSK又叫四相绝对相移调制,它是一种正交相移键控。
QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。
由于每一种载波相位代表两个比特信息,因此,对于输入的二进制数字序列应该先进行分组,将每两个比特编为一组,然后用四种不同的载波相位来表征。
2、QPSK解调原理:由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成,故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调,即由两个2PSK信号相干解调器构成。
四.实验原理:实验模块简介:1、基带成形模块:主要功能:产生PN31伪随机序列作为信源;将基带信号进行串并转换;按调制要求进行基带成形,形成两路正交基带信号。
2、IQ调制解调模块:主要功能:产生调制及解调用的正交载波;完成射频正交调制及小功率线性放大;完成射频信号正交调解。
3、码元再生模块主要功能:从解调出的IQ基带信号中恢复复位同步,并进行抽样判决,然后并串转换后输出。
4、PSK载波恢复模块主要功能:与IQ调制解调模块上的解调电路连起来组成一个完整的科斯塔斯环恢复PSK 已调信号的载波,同时可用作一个独立的载波源。
五.实验步骤:1、在实验箱上按正确安装基带成形模块、IQ调制解调模块、码元再生模块、PSK载波恢复模块。
2、QPSK调制实验a、关闭实验箱总电源,用台阶插座线完成如下链接源端口目的端口连线说明基带模块:PN31 基带模块:NRZ IN 提供PN31伪随机序列基带模块:I-OUT IQ模块:I-IN 串并变换后的I路信号输入基带模块:Q-OUT IQ模块:Q-IN 串并变换后的Q路信号输入*检查连线是否正确,检查无误后打开电源。
第四章 第二代移动通信系统
第四章第二代移动通信系统自上世纪90年代以来,以数字技术为主体的第二代移动通信系统得到了极大的发展,短短的十年,其用户就超过了十亿。
在中国,以GSM为主,IS-95CDMA为辅的第二代移动通信系统只用了十年的时间,就发展了近2.8亿用户,并超过固定电话用户数,成为世界上最大的移动经营网络。
任何一类数字式语音信号在无线环境中传播存在三个挑战:1.选择低速率编码方式, 以适应有限带宽的要求;2.选择有效的编码方式降低误码率, 以适应恶劣的传播环境;3.选择有效的调制方式和平滑的包络特性, 以减少杂散辐射.下面,我们将概述GSM和CDMA系统的特性、信令、系统制式等方面的知识。
第一节第二代数字移动通信系统的特性一、时分多址(TDMA)系统特性GSM系统采用时分多址(TDMA)技术,这种技术在频率时间关系上形成一个矩阵,而每一信道对应于其频率时间矩阵上的一个点,在基站系统的控制和分配下,可为任一移动用户提供电话或非话数据业务。
TDMA系统具有如下特性:1)每载波多路。
TDMA系统是一个时分复用系统,如GSM数字系统中每载波含8个时隙,即8个业务信道。
随着技术的发展,半速率业务信道的出现使其设计能力还可翻一倍。
2)突发脉冲序列传输。
移动台信号功率的发射是不连续的,仅在规定的时隙内发射脉冲序列;或者说,在任何给定的瞬间,占有同一载频而进行通话中的移动台仅有一台在发射信号。
3)传输速率和自适应均衡。
TDMA系统中,如果每载波含有的时隙多,则频率间隔宽,传输速率高。
当码元持续时间与时延扩展量相当时,务必采用自适应均衡技术。
例如当GSM系统传输速率达271kbit/s时,二进制射频数字调制方式码元宽度为3.7μs。
而城市移动通信的时延扩展通常是3μs,郊区为0.3μs。
随着小区半径扩大和地形地物等因素还有可能增大时延扩展量,因此在GSM系统中采用了自适应均衡器,以获得16μs的抗时延扩展能力。
4)传输开销大。
TDMA系统分成时隙传输,使得收信机在每一突发脉冲序列上都需要重新获得同步。
移动通信(第五版)(章坚武)第4章
(4-18)
式中:
Q( x)
x
x2 1 exp dx 2π 2
(4-19)
由于BPSK接收机在载波恢复上存在相位模糊问题,因此 BPSK无法得到实际应用。
物信学院 课件制作:蔡彦
s(t ) Re[ Aa(t ) exp( j2πf c t )] A[a R (t ) cos(2πf c t ) a1 (t ) sin(2πf c t )]
物信学院
(4-5)
(4-6)
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第4章 数字调制技术
4.2.1 二进制移相键控(BPSK)
1. BPSK信号的表示式sBPSK(t)
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第4章 数字调制技术 π/4-QPSK 系统的调制器和解调器原理框图也可以用类似方
法实现,只要把两个载波 cosωct 和 sinωct 分别用 cos(ωct+45°) 和
sin(ωct+45°)代替就可以了。
在加性白噪声性能下,QPSK的误码率Pe,QPSK为
Pe,QPSK
第4章 数字调制技术
第4章 数字调制技术
4.1 引言
4.2 线性调制技术 4.3 恒包络调制技术 4.4 “线性”和“恒包络”相结合的调制技术 4.5 正交频分复用(OFDM)技术 4.6 扩频调制技术 4.7 在多径衰落信道中的调制性能分析
物信学院 课件制作:蔡彦
第4章 数字调制技术
4.1 引 言
式中, θch是相对于信道时延有关的相位。
(4-15)
(4-16)
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课件制作:蔡彦
第4章 数字调制技术
第4章 练习题(附参考答案)
第4章练习题及参考答案一、判断题(正确Y,错误N)1~10: YNYYY YNNYY1.现代通信指的是使用电波或光波传递信息的技术。
通信的任务就是传递信息。
12.现代通信就是传递信息,因此书、报、磁带、唱片等都是现代通信的媒介。
23.通信系统中的发送与接收设备称之为“终端”。
14.在通信系统中,计算机既可以用作信源也可以用作信宿,接收和发送的都是数字信号。
15.通信系统中信源和信宿之间必须存在信道,才能实现信息的传输。
16.光纤是绝缘体,不受外部电磁波的干扰。
17.微波可以按任意曲线传播。
28.微波可以经电离层反射传播。
29.与同轴电缆相比,双绞线容易受到干扰,误码率较高,通常只在建筑物内部使用。
110.光纤通信、微波通信、卫星通信、移动通信,它们的任务都是传递信息,只是其传输介质和技术各有不同。
111.微波中继站之间的距离大致与塔高平方成正比。
一般为50公里左右。
112.中低轨道通信卫星相对于地面是静止的。
213.同步轨道上的卫星数目是有限的。
114.卫星通信是微波接力通信向太空的延伸。
1 015.传输信息量与传输速率是相同的概念。
216.模拟信号是随时间而连续变化的物理量,包含无穷多个值。
117.信道的带宽总是指信道上所能通过的信号的频带宽度。
218.FDM和TDM是指将任意多路信号复合在同一个信道中传输。
219.无线电广播中的中波段和短波段都采用调幅方式用声音信号调制载波信号,而且都利用电离层反射传输信号。
220.调频广播比调幅广播的声音质量好,原因是调频广播的传输频带较宽,且外界信号不会对声音的频率形成干扰。
121.在有线电视系统中,通过同轴电缆传输多路电视信号所采用的信道复用技术是频分多路复用。
122.采用频分复用技术传输的多路信号一定是模拟信号。
123.在蜂窝移动通信系统中,所有基站与移动交换中心之间均通过光纤传输信息。
224.如果一个基站覆盖的区域内因手机密集而导致频率资源缺乏,应该扩大基站覆盖的区域范围。
移动通信网络中的信号处理技术
移动通信网络中的信号处理技术移动通信是当今社会中不可或缺的一种通信方式。
随着移动设备的普及和移动通信技术的不断发展,移动通信网络的应用越发广泛,尤其在移动宽带、物联网等领域中,移动通信技术更是发挥着重要的作用。
而这一切离不开信号处理技术的支持。
一、移动通信网络中的信号传输移动通信网络需要通过信号传输让移动设备与基站进行通信。
信号传输技术主要包括数字调制、信道编码、纠错编码和通道均衡等。
其中,数字调制是将低速数字信号转换为高速模拟信号的过程。
数字调制方式有多种,如二进制振幅键控(ASK)、二进制频移键控(FSK)、二进制相移键控(PSK)等。
信道编码则是为了保证信号在传输过程中的可靠性。
传统的信道编码方式有卷积码、块码等。
其中,卷积码具有较好的纠错性能,在移动通信中得到了广泛应用。
纠错编码能够检测和纠正传输中出现的误码,增强信号的可靠性。
移动通信网络中常用的纠错编码方式有前向纠错(FEC)和重传请求(ARQ)等。
通道均衡则是为了消除因信号在传输过程中出现的失真而引起的信号失真。
通道均衡的方式有很多,如最小二乘法(LS)、循环坐标下降法(CCD)等。
二、信号处理技术在移动通信网络中的应用信号处理技术在移动通信网络中具有重要的应用。
举例而言,移动通信网络中的语音信号处理将数字语音信号转换为模拟语音信号,以便用户直接听到声音。
同时,这种处理技术还可以对语音信号进行增强处理,使其达到更好的可听性和语音质量。
移动通信网络中还应用了调制解调技术,利用这种技术可以调制和解调数字信号,实现数据在传输中不出现错误。
同时,数字信号在传输之前需要进行数据压缩,利用信号压缩算法可以实现信号传输速度的提高,并节约带宽资源。
另外,在移动通信网络中,信号处理技术还能用于多天线技术,如空时编码(STC)和空间分集(SD)等技术,这些技术可以利用多个天线在不同的传输路径上同时传输信号,有效提高信号的传输速度和可靠性。
三、信号处理技术的未来发展趋势随着移动通信网络的不断发展,信号处理技术也在不断发展。
移动通信-第4章抗衰落
M
∑
∑
k=1
rk
图 3 – 40 等增益合并
第4章 噪声与干扰
4.1.2 分集合并性能的分析与比较
在通信系统中,信噪比是一项十分重要的性能指标, 它决定了系统的话音质量(模拟)和误码率(数字)。分 集合并的性能是指合并前后信噪比的改善程度。为了比较 三种合并方式,作如下假设:
•每支路噪声均为加性噪声且与信号不相关,噪声均值 为零,具有恒定的均方根值; •信号幅度的衰落速率远低于信号的最低调制频率; •各支路信号的衰落互不相关,彼此独立;
M
r(t) a1r1(t) a2r2 (t) aM rM (t) akrk (t)
k 1
式中,ak为第k个信号的加权系数。
第4章 噪声与干扰
(1)选择式合并:选择式合并是检测所有分集支路的 信号,以选择其中信噪比最高的那一个支路的信号作为合 并器的输出。由上式可见,在选择式合并器中,加权系数 只有一项为1,其余均为0。
(5)角度分集:角度分集的作法是使电波通过几个 不同路径,并以不同角度到达接收端,而接收端利用多 个方向性尖锐的接收天线能分离出不同方向来的信号分 量;由于这些分量具有互相独立的衰落特性,因而可以 实现角度分集并获得抗衰落的效果。
角度分集在较高频率时容易实现。
第4章 噪声与干扰
(6)时间分集:快衰落除了具有空间和频率独立性 之外,还具有时间上的独立性。同一信号在不同的时 间多次重发,只要各次发送的时间间隔足够大,那么 各次发送信号所出现的衰落将是彼此独立的,接收机 将重复收到的同一信号进行合并,就能减小衰落的影 响。
第4章 噪声与干扰
原理图中各条路径加权系数为1,属于等增益合并方式, 实际中应该采用最大比值合并,利用多个并行相关器,获得 各多径信号能量,即RAKE接收机利用多径信号,提高了通信 质量;
通信原理第四章 模拟调制
要求 A0+m(t)≥0(包络检波不失真条件)
第4章 模拟调制
m t
t
M
A 0 mt
H
t
载波
S
t
sAM t
t
c
0
第4章 模拟调制
2.频谱与带宽
m(t ) M ( f ) A0 m(t ) 2 A0 f M ( f ) cos ct C ( f ) f f c f f c 1 f1 (t ) f 2 (t ) F1 ( f ) F2 ( f ) 2 1 S AM (t ) [A 0 m(t)]cos c t A0 f f c f f c 2 M f fc M f fc
1 m(t ) m(t ) t
第4章 模拟调制
M ( ) j sgn( )M ( )
1 m(t ) sin c t j sgn( ) M ( ) j ( c ) ( c ) 2 1 1 sgn( c ) M ( c ) M ( c ) sgn( c ) 2 2
第4章 模拟调制
SSB信号的频谱
SSSB () SDSB () H
SDSB
上边带频谱图:
c
0
c
H USB
B=fm
c
0
S USB
c
c
0
c
第4章 模拟调制
3.表达式推导: 由频谱形成入手
移动通信(第五版)(章坚武)第1章
图 1-3 双工通信方式
1.3 移动通信系统的组成
移动通信系统按其经营方式或用户性质可分为专用移 动通信系统(专网)和公共移动通信系统(公网)。专网 的最大功能要求是调度,专网的发展经历了一对一的单机 对讲系统, 单信道一呼百应系统和选呼系统,后来又发展 到多信道多用户共享的专用调度系统。集群(Trunking) 移动通信是传统的专用无线调度系统的高级发展阶段,是 专用移动通信的发展方向。 随着电子技术、集成电路技术、 计算机技术和交换技术的飞速发展,专用移动通信的网络 结构与公共移动通信系统越来越相像,如Motorola的iDEN: Integnated Digital Enhanced Network,集群数字高效网 络。数字集群移动通信系统,其本身就是在数字蜂窝移动 通信系统上加上了调度功能。
2) 异频单工 异频是指通信双方使用两个不同频率f1和f2。 这种方式 中通信双方的操作仍采用“按—讲”方式。 由于收发使用不 同的频率, 因此同一部电台的收发信机可以交替工作, 也 可以收常开, 只控制发, 即按下PTT发射。 其优缺点与同 频单工基本相同。 在无中心转信台转发的情况下, 电台需 配对使用, 否则通信双方无法通话, 故异频单工方式主要 用于有中心转信台转发(单工转发或双工转发)的情况。 所谓 单工转发, 即中心转信台使用一组频率(如收用f1, 发用f2), 一旦接收到载波信号即转去发送。 所谓双工转发, 即中心转 信台使用两组频率(一组收用f1, 发用f2; 另一组收用f3, 发 用f4), 任一路一旦接收到载波信号即转去发送。
图 1-2 半双工通信方式
3. 双工制 双工制有频分双工(FDD, 也称异频双工)和时分双工(TDD, 也称同频双工)两种方式。 频分双工制如图1 - 3所示, 是指通信的双方, 即收发信机 均同时工作, 任一方在发话的同时, 也能收听到对方的话音, 无需按PTT开关, 类同于平时打市话, 使用自然, 操作方便。 频分双工制的优点是: ① 收发频率分开, 可大大减小干扰; ② 用户使用方便。 其缺点是: ① 移动台在通话过程中总是处 于发射状态, 因此功耗大; ② 移动台之间通话需占用两个信道; ③ 需双工器, 体积较大, 价格较贵。 在无中心转信台转发的 情况下, 采用频分双工制的电台需配对使用, 否则通信双方无 法通话。
移动通信原理ppt课件
第1章 移动通信基本原理
CDMA的基本组成与GSM的大同小异, 交换网络 子系统NSS、 基站子系统BSS、 操作维护子系统OMS 和手机MS是必不可少的组成部分。
图1-2中, PCF部分主要实现对分组数据业务的处 理功能。 它能够提供强大的分组数据处理能力, 满足 用户对高速分组数据的传输要求, 能适应目前和将来 不断增长的业务需要。
第1章 移动通信基本原理
5) 设备号识别寄存器EIR 设备号识别寄存器EIR存放设备类型信息, 每个移 动电话机都有一个国际移动设备识别码IMEI, EIR用 来监视和鉴别移动设备, 并拒绝非法移动台入网。
第1章 移动通信基本原理
6) 操作维护子系统OMS 操作维护子系统OMS, 又称操作维护中心。 其任 务主要是对整个GSM网络进行管理和监控。 通过OMS 实现对GSM网内各种部件功能的监视、 状态报告、 故 障诊断等功能。
第1章 移动通信基本原理
2.3.1 频分多址(FDMA) FDMA是把通信系统的总频段划分成若干个等间
隔的频道(或称信道)分配给不同的用户使用。 这些 频道互不交叠, 其宽度应能传输一路话音或数据信息, 而在相邻频道之间无明显的串扰。 如图1-3所示。
第1章 移动通信基本原理
图1-3 频分多址的频道划分
1.2.1 数字移动通信系统基本组成 一个数字移动通信系统主要由交换网络子系统NSS、
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4.2 调制解调的基本功能及要求
综上所述,在移动通信中对调制方式的选 择主要有三条:首先是可靠性,即抗干扰性 能,选择具有低误比特率的调制方式,其功 率谱密度集中于主瓣内;其次是有效性,它 主要体现在选取频谱有效的调制方式上,特 别是多进制调制;第三是工程上易于实现, 它主要体现在恒包络与峰平比的性能上。
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4.2 调制解调的基本功能及要求
若将上述由0与1组成的基带二进制调制进一步推广 至多进制信号,将产生相应的MASK、MFSK、 MPSK和MQAM调制。 在实际的移相键控方式中,为了克服在接收端产生 的相位模糊度,往往将绝对移相改为相对移相DPSK 以及DQPSK。另外在实际移相键控调制方式中,为 了降低已调信号的峰平比,又引入了偏移 QPSK(OQPSK)、π/4-DQPSK、正交复四相移键控 CQPSK,以及混合相移键控HPSK等等。
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4.1 移动通信系统的物理模型
由于用户高速移动导致的频率扩散即多普勒频移 而引入的时间选择性衰落。它在高速移动通信尤为突 出。其最为有效的克服方法是采用信道交织编码技术, 即将由于时间选择性衰落带来的大突发性差错信道改 造成为近似性独立差错的AWGN信道。
移动通信系统
第四章 移动通信中的数字调制与解调
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第四章 移动通信中的数字调制与解调
主要内容: 4.1 移动通信系统的物理模型 4.2 调制/解调的基本功能及要求 4.3 调制技术的基本概念 4.4 数字调制技术 4.5 扩频调制技术 4.6 MQAM调制技术
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4.2 调制解调的基本功能及要求
4.2.2 数字式调制/解调的分类
数字式调制是将数字基带信号通过正弦型载 波相乘调制成为带通型信号。其基本原理是 用数字基带信号0与1去控制正弦载波中的一 个参量。若控制载波的幅度,称为振幅键控 ASK;若控制载波的频率,称为频率键控 FSK;若控制载波的相位,称为相位键控 PSK;若联合控制载波的幅度与相位两个参 量,称为幅度相位调制,又称为正交幅度调 制QAM。
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4.1 移动通信系统的物理模型
3. 平坦瑞利衰落信道:这类信道遵从瑞利或 者莱斯(RICE)分布,它是最典型的宽带无线 和慢速移动的信道模型。在快衰落中仅仅考 虑了空间选择性衰落。 4. 选择性衰落信道,它可分为两类: ➢ 频率选择性衰落信道,是典型的宽带无线 和慢速移动信道; ➢ 时间选择性衰落信道,是典型的宽带无线 和快速移动信道。
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4.1 移动通信系统的物理模型
时变信道
C (t )
快衰落信道 (选择性衰落)
时间
频率
C5
C4
空间 阴影衰落信道 AWGN信道
C3 C2
C1
逆AWGN 信道
C1 - 1
逆阴影衰 落信道
C2 -1
输入
+
×
×
×
×
×
×
×
逆快衰落信道
2PSK
2ASK
平坦瑞利衰落 (空间选择性)
编码增益 调制
7
8dB
增益
6dB
平坦瑞利衰落增益
28.6dB
时、频选择性衰落
增益 30dB
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4.1 移动通信系统的物理模型
从以上图形及分析,可以很清楚看出,移动信道是一 类极其恶劣的信道,必须采用多种抗衰落、抗干扰手 段才能保证可靠通信,从总体上来看: 1. 对付大尺度传播特性所引入的衰耗仅能靠增大设 备能力的方式。 2. 对付中尺度传播特性的慢衰落,一般可采用链路 自适应方式,对于电路型话音业务适宜于采用功控的 功率自适应;而对于分组型数据业务则适宜于链路的 速率自适应。其潜在抗慢衰落能力(增益)大约为20dB 左右。
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4.2 调制解调的基本功能及要求
4.2.1 调制/解调的基本功能
目的:使传输的数字信号与信道特性相匹配,便 于有效的进行信息传输。
1. 载荷信息、频谱搬移 2. 抗干扰特性 3. 频谱有效性 4. 调制信号的峰平比
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4.1 移动通信系统的物理模型
在第二章中已较详细分析过移动信道,本 章将针对传输的可靠性问题将移动信道与移 动通信系统结合起来分析。在移动通信中, 若假设信道满足线性时变特性,则根据不同 环境条件,可以给出下列各种类型的移动信 道与相应的移动通信系统的物理模型,如下 图所示。
上述各类调制中仅有后一类,即CPM,MSK, GMSK和TFM属于有记忆的非线性调制,其余各类 调制均属于无记忆的线性调制。
上述调制中最基本的调制为2ASK、2FSK、BPSK, 后面将重点分析它们。
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4.2 调制解调的基本功能及要求
上述移动信道物理模型在实际问题中往往可 以分为下列四个常用信道模型: 1. AWGN信道模型:这类信道服从正态(高斯) 分布,是恒参信道中最典型的一类信道,也 是无线移动信道等变参信道的努力方向和改 造目标。 2. 阴影衰落信道:这类信道服从对数正态分 布,它是研究无线移动信道的基础。
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本章概述
从本章开始讨论传输的可靠性问题,首先讨论 调制理论。无线通信系统中所采用的调制方式多种 多样,从信号空间观点来看,调制实质上是从信道 编码后的汉明空间到调制后的欧式空间的映射或变 换。这种映射可以是一维的,也可以是多维的,既 可以采用线性变换方式,也可以采用非线性变换方 式。本章我们首先引入移动通信系统的抽象物理模 型,然后从最基本的调制方式开始讨论,主要侧重 各种调制方式接收性能。同时结合各类无线通信系 统,介绍实际应用的调制方式的基本原理和结构。
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4.1 移动通信系统的物理模型
对付小尺度的快衰落,对于克服平坦瑞利(空间 选择性)衰落,当误码率时,大约有28dB左右的潜 在增益;若再进一步考虑频率与时间选择性衰落, 当时,有大于30dB潜在增益。
对于加性白噪声(AWGN)信道,其调制潜在增益 大约为6dB;其编码潜在增益,对于时,大约为78dB左右。 上述分析对于慢时变信道,必需依据准确的信道估 计技术,否则将带来一定程度的性能恶化。
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4.2 调制解调的基本功能及要求
在二进制基带调制之中,为了彻底消除由于相位 跃变带来的峰平比增加和频带扩展,又引入了有记 忆的非线性连续相位调制CPM,最小频移键控MSK, GMSK(高斯型MSK)以及平滑调频TFM等。
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4.1 移动通信系统的物理模型
4.1.4 传输可靠性与抗衰落、抗干扰性能
无线传输主要取决于下列因素。 1. 传播损耗:它是从宏观角度考虑的损耗,又称为大
尺度特性。传播损耗是随着距离的2-5.5次方迅速 衰减,即正比于,克服它唯一的方法是增大设备能 力。比如增加发射功率,提高发送与接收天线增益 等。 2. 慢衰落:它是由阴影效应引起的,又称为中尺度特 性,慢衰落若按90%出现概率,考虑其深度大约在 10dB左右,对于IS-95其特性可参见下图。这20dB 就是抗慢衰落的潜在增益
实际的移动信道是具有时变特性的衰落信道, 提高这类信道的抗干扰性能主要有两类方法: 一类是适应信道,另一类是改造信道,即将信 道改造为AWGN信道,这时研究AWGN信道将 更具有实际的现实意义。
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4.1 移动通信系统的物理模型
(逆选择性衰落信道)
C3 -1
C4 -1
C5 -1
逆时变 信道
C -1(t)
输出
×
×
×
×
t 时变因子
a1
频率扩 散因子
a2
时间扩 散因子
a3
角度扩 散因子
b
阴影衰 减因子
n
噪声
S1
去噪声 功率控制 等
AWGN信道及系统
空间分 集等
Rake接 收等
交织编 信道
码等
估计
S2
阴影衰落信道及系统
S3
平坦衰落信道及系统
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4.1 移动通信系统的物理模型
4.1.3 快衰落信道C3、C4、C5与C6
在一些文献中称它们为小尺度传播特性,快 衰落是移动信道最主要的特色,它又可划分为 下列三类:
由于传播中天线的角度扩散引起的空间选择性衰 落,其最有效的克服手段是空间分集和其他空域处理 方法。 由于多径传播带来的时延功率谱的扩散而引起的 频率选择性衰落,它在宽带移动通信中尤为突出。其 最有效的克服方法有自适应均衡、正交频分复用 (OFDM)以及CDMA系统中的RAKE接收等。