5-移动通信的基本技术之编码技术解析
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速率较低, 纯编码速率应低于16 kb/s;
在一定编码速率下的音质应尽可能高; 编码时延要短, 要控制在几十毫秒之内;
编码算法应具有较好的抗误码性能, 计算量小, 性能稳定;
编码器应便于大规模集成。
语音编码技术
混合编码广泛用在数字蜂窝移动系统中。由于采用的激励 源不同，就构成了不同的编码方案。泛欧数字蜂窝网 （GSM）中的RPE-LTP编码方案采用规则脉冲作激励源， 而北美数字移动通信系统中的VSELP编码方案采用码本激 励的方法。
移动通信的基本技术
机电信息工程学院 主讲；任元吉
广州城建职业学院
移动通信的基本技术
【本章内容简介】本章着重介绍了移动通信系统所涉及的 主要技术，通过学习调制解调技术、编码技术、交织技术、 基带传输、多址技术、跳频扩频技术和分集接收技术，了 解这些技术的基本概念、主要特点、应用范围和方式，为 掌握移动通信系统的工作原理和方法打下坚实的基础。 【学习重点与要求】重点掌握调制解调技术、编码技术、 跳频扩频技术等的基本概念、主要特点和应用范围，了解 MSK类调制的性能比较，掌握伪随机（PN）序列基本特 性。
主要内容
电波传播分析 调制与解调技术
编码和解码技术
多址技术
抗噪声和干扰技术
交织技术 分集技术
数字通信系统
信 息 源
信 源 编 码 器
信 道 编 码 器
数 字 调 制 器
信 道
数 字 解 调 器
信 道 译 码 器
信 源 译 码 器
受 信 者
噪声源
编码技术
信源编码和信道编码是通信数字化的两个重要技术领域。 在移动通信数字化中，首先是模拟语音信号的数字化。对 于语音信号进行数字化处理，采用低码率数字语音编码， 可以提高频带的利用率和信道容量；同时采用较强纠错能 力的信道编码技术，可使移动通信系统在较低载干比 （C/I）的条件下运行，从而保证良好的通话质量。
1．信源信号的数字化
“数字化”的最基本的技术，叫作脉冲编码调制（PCM， Pulse Code Modulation），简称脉码调制。
模拟信号正是通过PCM而变换成数字信号的，其具体过程 是：通过抽样、量化和编码三个步骤，用若干代码表示模 拟形式的信息信号（如图像、声音信号），再用脉冲信号 表示这些代码来进行传输／存储。其系统原理框图如图所 示。
语音编码技术
移动通信中采用的语音编码方法主要取决于无线移动信道 的条件：由于频率资源十分有限, 因此要求编码信号的速 率较低; 由于移动信道的传播条件恶劣, 因而编码算法应有 较好的抗误码特性。
另外, 从用户的角度出发, 还应有较好的话音质量和较短的 时延。移动通信对数字语音编码的要求如下：
2．语音编码技术
在数字移动通信中，采用的语音编码技术有波形 编码、参数编码和混合编码三种。
波形编码技术是通过对语音波形进行采样、量化， 然后用二进制码表现出来，并在解码端尽可能准 确地恢复语音信号的原始波形。
语音编码技术
参数编码技术是以语音信号产生的数学模型为基础，根据 输入语音信号分析出表征声门振动的激励参数和表征声道 特性的声道参数，然后在解码端根据这些模型参数来恢复 语音。
3G不仅提高语言业务，还提供高速数据、图像等 多媒体业务，故信源编码除了语音编码外还有图 像压缩编码、多媒体数据压缩编码等。
语音压缩编码技术
信源输出的信号都是模拟语音信号，信源编码主 要完成两大任务：第一是将模拟语音信号转换成 数字信号（也就是实现模拟信号数字化），第二 是实现数据压缩。
模拟信号数字化的方法有多种，目前采用最多的是信号波 形的A/D变换方法（波形编码）。它直接把时域波形变换 为数字序列，接收恢复的信号质量好。实用的波形编码方 法主要有两种基本形式，一是脉冲编码调制（PCM），另 一种是增量调制（ΔM）。下面主要介绍信源编码的工作 原理。
GSM系统采用的是规则脉冲线性预测编码（RPE-LPC） 方案，IS-95（CDMA）系统采用的是9．6kbit/s码激励线 性预测编码（CELP）方案。
GSM系统中语音编码方式
在GSM系统中语音编码采用“规则脉冲激励长期 对差错不敏 预测编码（RPE—LTP）”方式感的78bit 速率22.８
脉冲编码调制
模拟信号数字传输方框图
话音 信号
抽 样
量 化
编 码
PCM 信号 数字通 信系统
PCM 信号
译 码
低 通
话音 信号
A/D（模数转换）
D/A（数模转换）
这里所说的“代码”是指表示数值的一组二进制或多进制的数字符号， 如表示数值“五”的十进制代码是“5”，二进制代码是“101”。 PCM技术中，通常用二进制代码。
这种编码算法并不忠实地反映输入语音的原始波形，而是 着眼于人耳的听觉特性，确保解码语音的可懂度和清晰度。 基于这种编码技术的编码系统一般称之为声码器，主要用 在窄带信道上提供4．8kbit/s以下的低速率语音通信和一 些对时延要求较宽的场合。当前参数编码技术主要的研究 方向是线性预测LPC（Linear Predictive Coder）声码器 和余弦声码器。
语音编码技术
混合编码是基于参量编码和波形编码发展的一类编码技术。 一般都把以LPAS为基础的用VQ技术对激励信号进行量化 的编码算法统称为CELP。 CELP具有波形编码和参数编码两种特点，它保持了波形 编码的高质量和参量编码的低速率，因此也称为混合编码， 在4～16kbit/s速率上能够得到高质量的合成语音。 多脉冲线性预测编码（MP-LPC）、规则脉冲线性预测编 码（RPE-LPC）和码激励线性预测编码（CELP）等都属 于混合编码技术。
在通信系统中，一般采用“信源编码”技术来提高数字系统的传 输效率。
通常采用“信道编码”技术，即“差错控制编码”来提高数字系 统的可靠传输。
语音压缩编码技术
信源编码技术的主要任务是通过降低数字信号的 码元速率，压缩频带，达到提高信号传输有效性 的目的。
2G数字蜂窝移动通信系统以语音业务为主，故信 源编码主wk.baidu.com指的是语音压缩编码。
在一定编码速率下的音质应尽可能高; 编码时延要短, 要控制在几十毫秒之内;
编码算法应具有较好的抗误码性能, 计算量小, 性能稳定;
编码器应便于大规模集成。
语音编码技术
混合编码广泛用在数字蜂窝移动系统中。由于采用的激励 源不同，就构成了不同的编码方案。泛欧数字蜂窝网 （GSM）中的RPE-LTP编码方案采用规则脉冲作激励源， 而北美数字移动通信系统中的VSELP编码方案采用码本激 励的方法。
移动通信的基本技术
机电信息工程学院 主讲；任元吉
广州城建职业学院
移动通信的基本技术
【本章内容简介】本章着重介绍了移动通信系统所涉及的 主要技术，通过学习调制解调技术、编码技术、交织技术、 基带传输、多址技术、跳频扩频技术和分集接收技术，了 解这些技术的基本概念、主要特点、应用范围和方式，为 掌握移动通信系统的工作原理和方法打下坚实的基础。 【学习重点与要求】重点掌握调制解调技术、编码技术、 跳频扩频技术等的基本概念、主要特点和应用范围，了解 MSK类调制的性能比较，掌握伪随机（PN）序列基本特 性。
主要内容
电波传播分析 调制与解调技术
编码和解码技术
多址技术
抗噪声和干扰技术
交织技术 分集技术
数字通信系统
信 息 源
信 源 编 码 器
信 道 编 码 器
数 字 调 制 器
信 道
数 字 解 调 器
信 道 译 码 器
信 源 译 码 器
受 信 者
噪声源
编码技术
信源编码和信道编码是通信数字化的两个重要技术领域。 在移动通信数字化中，首先是模拟语音信号的数字化。对 于语音信号进行数字化处理，采用低码率数字语音编码， 可以提高频带的利用率和信道容量；同时采用较强纠错能 力的信道编码技术，可使移动通信系统在较低载干比 （C/I）的条件下运行，从而保证良好的通话质量。
1．信源信号的数字化
“数字化”的最基本的技术，叫作脉冲编码调制（PCM， Pulse Code Modulation），简称脉码调制。
模拟信号正是通过PCM而变换成数字信号的，其具体过程 是：通过抽样、量化和编码三个步骤，用若干代码表示模 拟形式的信息信号（如图像、声音信号），再用脉冲信号 表示这些代码来进行传输／存储。其系统原理框图如图所 示。
语音编码技术
移动通信中采用的语音编码方法主要取决于无线移动信道 的条件：由于频率资源十分有限, 因此要求编码信号的速 率较低; 由于移动信道的传播条件恶劣, 因而编码算法应有 较好的抗误码特性。
另外, 从用户的角度出发, 还应有较好的话音质量和较短的 时延。移动通信对数字语音编码的要求如下：
2．语音编码技术
在数字移动通信中，采用的语音编码技术有波形 编码、参数编码和混合编码三种。
波形编码技术是通过对语音波形进行采样、量化， 然后用二进制码表现出来，并在解码端尽可能准 确地恢复语音信号的原始波形。
语音编码技术
参数编码技术是以语音信号产生的数学模型为基础，根据 输入语音信号分析出表征声门振动的激励参数和表征声道 特性的声道参数，然后在解码端根据这些模型参数来恢复 语音。
3G不仅提高语言业务，还提供高速数据、图像等 多媒体业务，故信源编码除了语音编码外还有图 像压缩编码、多媒体数据压缩编码等。
语音压缩编码技术
信源输出的信号都是模拟语音信号，信源编码主 要完成两大任务：第一是将模拟语音信号转换成 数字信号（也就是实现模拟信号数字化），第二 是实现数据压缩。
模拟信号数字化的方法有多种，目前采用最多的是信号波 形的A/D变换方法（波形编码）。它直接把时域波形变换 为数字序列，接收恢复的信号质量好。实用的波形编码方 法主要有两种基本形式，一是脉冲编码调制（PCM），另 一种是增量调制（ΔM）。下面主要介绍信源编码的工作 原理。
GSM系统采用的是规则脉冲线性预测编码（RPE-LPC） 方案，IS-95（CDMA）系统采用的是9．6kbit/s码激励线 性预测编码（CELP）方案。
GSM系统中语音编码方式
在GSM系统中语音编码采用“规则脉冲激励长期 对差错不敏 预测编码（RPE—LTP）”方式感的78bit 速率22.８
脉冲编码调制
模拟信号数字传输方框图
话音 信号
抽 样
量 化
编 码
PCM 信号 数字通 信系统
PCM 信号
译 码
低 通
话音 信号
A/D（模数转换）
D/A（数模转换）
这里所说的“代码”是指表示数值的一组二进制或多进制的数字符号， 如表示数值“五”的十进制代码是“5”，二进制代码是“101”。 PCM技术中，通常用二进制代码。
这种编码算法并不忠实地反映输入语音的原始波形，而是 着眼于人耳的听觉特性，确保解码语音的可懂度和清晰度。 基于这种编码技术的编码系统一般称之为声码器，主要用 在窄带信道上提供4．8kbit/s以下的低速率语音通信和一 些对时延要求较宽的场合。当前参数编码技术主要的研究 方向是线性预测LPC（Linear Predictive Coder）声码器 和余弦声码器。
语音编码技术
混合编码是基于参量编码和波形编码发展的一类编码技术。 一般都把以LPAS为基础的用VQ技术对激励信号进行量化 的编码算法统称为CELP。 CELP具有波形编码和参数编码两种特点，它保持了波形 编码的高质量和参量编码的低速率，因此也称为混合编码， 在4～16kbit/s速率上能够得到高质量的合成语音。 多脉冲线性预测编码（MP-LPC）、规则脉冲线性预测编 码（RPE-LPC）和码激励线性预测编码（CELP）等都属 于混合编码技术。
在通信系统中，一般采用“信源编码”技术来提高数字系统的传 输效率。
通常采用“信道编码”技术，即“差错控制编码”来提高数字系 统的可靠传输。
语音压缩编码技术
信源编码技术的主要任务是通过降低数字信号的 码元速率，压缩频带，达到提高信号传输有效性 的目的。
2G数字蜂窝移动通信系统以语音业务为主，故信 源编码主wk.baidu.com指的是语音压缩编码。