移动通信中的信源编码和调制技术
(完整版)移动通信原理与系统课后习题答案
第一章概述1・1简述移动通信的特点^tfl①移动通信利用无後电沁行信息传衛②移动也fims干扰I不境下工⑦通信吝呈有用，©逋億癡纷宾杂丿⑤対移动台的要求高。
】・2移动台主夢受坯些干扰彭响？坯总千吒是埠同系统所特有的？答，①互谓干扰，②邻说干拣③同倾干扰■(蛉宵毎艸所特有吊)©多址干执.1.，旬注妊淇式移功連伯旳犬匡万史・说明善代话功週百东统旳柿魚：S.策一代(1G)以横拟式軽窩网为左養待征.是20也SP年代束的坪优初就幵怕商用的。
其中最有代表性的是的AMPS (Advanced Mohle Phone System J 以渭的TACS (lota! Access Communicatoa System)两大系扯・另外述有龙殴的NMT艮日本的HCMTS系统執从技术特色上看・1G以解决两个內态性中瑕基本的用戸这一莖幼态協核"F渲当老虑到姜二至信道动态性。
王要是擋施是乘用炽分多址fDMA方式翊对用户的动态寻址坊违：.并以妹窝丈网络结构和预车规划痢m敢再用方式.达到扩大走需无苓范国和帚足用户数苛烤他京札在信总动态特性匹配上.适当采用了性彼优良的橫猷涸頻方式.并刑用茶站二ixfB)分集方式抿抗之碗杼性袞轧第二代(20)以数字化为主要特征.构翩孚式蛭黑移动谢信系统它干20曲己90年代初正式去向侖用.耳*昂具有代表性的有欧洲的时分多址(TDMA) GSM (GSM Group Special Mobile, 19S9年以gar>3 Global System for Mobile CommuxucidoQ).北姜曲田分多址(CDHA)的IS-9S 两大郭克.男外还有0*05 PDC 系统轨从技木持色上音.它杲以坟字化为荟趾牧全血地誉庭了信型5用户的二生动态特性艮湖应的匹記猎施，主要扌:丄山揑Wg：才匸TDXfA i.GSX：.K CDX<A (IS^5)方氏实观对用户的动态寻址功能.#以數字丈蜂宮闷络结杓和頡率(相位)规划冥奴戲顼(相位〉芳用方就.从麵扩大老盖般务范劇和滙足用P數殳旁上的磅求.在对信追动态特性的匹配上釆取了下面一系列抬施，(1)采甲杭干批性館优良的訣字式调制I GMSK(GSM). QPSKC1S 95).性能优良的拭干扰纠榕编码，肯枳真(GSM. (S-95K矩联码<0SM)i⑵ 彳用功率校制衣TIE抗罢京转和远近效应・这1疔CDMA方求的IS・9$尤为或負(3)采用R适应畑j (GSM)和Rake檢收(IS 95)杭坝李选摄怡衰蒂与多径干状■(4)釆用值2定肘(码如竦用恼间交织方式(GS\D和块交织方罠(1S-9S)曲加性秤罷据三代.(3G)以纟圾U业务为主翌缚征・它于*世圮初和M投人裔业化迄岀有代表性的有北芙的CDMA2000.欧汕和E*的UCDMA及我国握岀的TD SCDMA三尺系疝另外还有欧制的DECT及北美的UMC-B6.从技术上看.3G是住2G系扰适配信追与用户二垂功态約性的基瑞上又引入了业务用动态也即在3G 系统中.用户业务既可以是单一的倍音、细职国悅也可以是多嫖洌1务，且用户适择业务是幢机的，这个是第三运渤态性的引人忡禺貌大大复卒化。
5-移动通信的基本技术之编码技术解析
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。
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。
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 源编码主要指的是语音压缩编码。
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。
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。
北邮《移动通信系统与原理》期末复习
第一章概述1、个人通信的主要特点是：每个用户有一个属于个人的唯一通信号码，取代了以设备为基础的传统通信的号码。
2、目前最具发展潜力的宽带无线移动技术是：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX。
3、移动通信的主要特点有：（1）利用无线电波进行信息传输；（2）在强干扰环境下工作；（3）通信容量有限；（4）通信系统复杂；（5）对移动台的要求高。
4、移动通信产生自身产生的干扰：互调干扰，邻道干扰，同频干扰，多址干扰。
第二章移动通信电波传播与传播预测模型1、移动信道的基本特性就是衰落特性。
2、移动信道的衰落一般表现为：（1）随信号传播距离变化而导致的传播损耗和弥散；（2）由于传播环境中的地形起伏，建筑物以及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落，一般称为阴影衰落；（3）无线电波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，使得其到达接收机时，是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播所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，即所谓多径衰落。
3、大尺度衰落主要是由阴影衰落引起的，小尺度衰落主要是由多径衰落引起的。
4、一般认为，在移动通信系统中一项传播的3种最基本的机制为反射、绕射和散射。
5、移动无线信道的主要特征是多径传播。
6、多径衰落的基本特性表现在信号的幅度衰落和时延扩展。
一般来说，模拟移动通信系统主要考虑多径效应引起的接收信号的幅度变化；数字移动通信系统主要考虑多径效应引起的脉冲信号的时延扩展。
7、描述多径信道的主要参数：（1）时间色散参数和相关带宽；（2）频率色散参数和相关时间；（3）角度色散参数和相关距离。
P288、相关带宽是信道本身的特性参数，与信号无关。
9、相关带宽：频率间隔靠得很近的两个衰落信号存在不同的时延，这可使两个信号变得相关，使得这一情况经常发生的频率间隔就是相关带宽。
10、相关时间：一段间隔，在此间隔内，两个到达信号具有很强的相关性，换句话说在相关时间内信道特性没有明显的变化。
移动通信的编码与调制技术
移动通信的编码与调制技术在当今高度互联的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从日常的语音通话、短信交流，到高清视频播放、在线游戏，移动通信技术的不断发展为我们带来了越来越便捷和丰富的体验。
而在这背后，编码与调制技术起着至关重要的作用。
首先，我们来谈谈编码技术。
编码，简单来说，就是将信息转换为特定的代码形式，以便于传输和存储。
在移动通信中，常用的编码技术包括信源编码和信道编码。
信源编码的主要任务是减少信息的冗余度，提高传输效率。
例如，在语音通信中，我们不会传输连续的声音信号，而是对其进行采样和量化，将模拟的声音信号转换为数字形式。
通过合理的编码算法，可以去除那些人耳不太敏感的部分，从而在不影响语音质量的前提下减少数据量。
信道编码则是为了提高通信的可靠性。
由于移动通信环境复杂，信号在传输过程中容易受到各种干扰和衰减。
信道编码通过在原始信息中添加一些冗余信息，使得接收端能够检测和纠正传输过程中产生的错误。
常见的信道编码方式有卷积码、Turbo 码等。
接下来，我们再看看调制技术。
调制就像是给信息穿上不同的“外衣”，以便让它们能够在无线信道中顺利传输。
在移动通信中，常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
幅度调制是根据信息的变化改变载波的幅度；频率调制则是改变载波的频率；相位调制则是改变载波的相位。
而现代移动通信系统中，更广泛采用的是数字调制技术，如二进制相移键控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）、正交幅度调制（QAM）等。
以 QPSK 为例，它将信息编码为四个不同的相位状态，每个相位状态代表两个比特的信息。
这样，在相同的带宽下，能够传输更多的信息。
QAM 则更进一步，它同时改变载波的幅度和相位，从而可以在一个符号中传输更多的比特。
例如 16QAM 可以在一个符号中传输 4 比特的信息。
编码与调制技术的选择并非是孤立的，而是需要根据具体的通信需求和系统条件来综合考虑。
电子科技大学《移动通信原理》 第三章 移动通信中的信源编码和调制解调技术
第三章 移动通信中的信源编码和调制解调技术
7
典型波形编码方式
PCM：Pulse-Code Modulation
2014年3月
1 1 1
* a1 a2
1 1 1
16
推广： b1 b2
2014年3月
第三章 移动通信中的信源编码和调制解调技术
数字调制器
exp j 2p f c t
二进制序列 比特变 符号
基带调 制
成形滤 波
si t
图3.3 数字调制器功能框图
2014年3月
各类二进制调制波形
14
数字调制技术分类
不恒定包络 ASK(幅移键控) QAM(正交幅度调制) MQAM(星座调制) FSK (频移键控) BFSK(二进制频移键控) MFSK(多进制频移键控) BPSK(二进制相移键控) DPSK(差分二进制相移键控) QPSK OQPSK(偏移QPSK) (正交四相 p/4QPSK 相移键控) DQPSK(差分QPSK) MSK(最小频移键控) GFSK(高斯滤波MSK) TFM(平滑调频)
对于M阶调制信号，有：
E s Eb log 2 M Eb log 2 M N0 N0 N0
2014年3月
第三章 移动通信中的信源编码和调制解调技术
18
频带利用率
也是带宽效率
每赫兹可用带宽可以传输的信息速率: R W b s Hz
R：为信息比特速率 R R log M s 2 W：信号所需带宽
移动通信原理与系统(北京邮电出版社)课后答案
2[lg( f c 28)]2 5.4
L p3 69.55 26.16 lg f c 13.82 lg hte 3.2(lg 1.75hre ) 2 4.97 (44.9 6.55 lg f te ) lg d 2 4.78 （lgf c） 18.33 lg f c 40.98
符号周期（带宽的倒数）远大于△，则为窄带系统（所有回波都会落在同一个符号周期内） 使用带宽很大的信道并不一定是带宽通信 相关带宽 在相关带宽之内，信道是一个频率非选择性信道，信号可以顺利传输，无大的失真 信号带宽超过相关带宽，信道是一个频率选择性信道 从频域角度定义窄带系统和宽带系统 多普勒扩展 多普勒扩展定义为多普勒功率谱密度标准差 当信号带宽远远大于多普勒扩展—慢衰落 否则快衰落信道 相关时间 数据符号周期远远小于相关时间—慢衰落 否则为快衰落信道
ak 1到ak
所谓相位连续是指不仅在一个元码持续时间连续而且在从元码 等满足关系式 转换的时刻
kTb
两个元码相位也相
k (ak-1 ak ) * k k -1 即要求当前元码的初相位 k 由前一元码的初相位 k 1 来决定。
3．8GMSK 系统空中接口传输速率为 270.83333kbit/s，求发送信号的两个频率差。若载波频率 是 f 900MHz ，这两个频率又等于多少？
解：城市：
L p1 69.55 26.16 lg f c 13.82 lg hte 3.2(lg 1.75hre ) 2 4.97 (44.9 6.55 lg f te ) lg d
L p2 69.55 26.16 lg f c 13.82 lg hte 3.2(lg 1.75hre ) 2 4.97 (44.9 6.55 lg f te ) lg d
信源编码信道编码与调制
信道编码：为了保证通信系统的传输可靠性，克服信道中的噪声和干扰的。它根据一定的（监 督）规律在待发送的信息码元中（人为的）加入一些必要的（监督）码元，在接受端利用这 些监督码元与信息码元之间的监督规律，发现和纠正差错，以提高信息码元传输的可靠性。 信道编码的目的是试图以最少的监督码元为代价，以换取最大程度的可靠性的提高。
搜集的例子： 信源编码信号：例如语音信号（频率范围 300-3400Hz）、图象信号（频率范围 0-6MHz）……
基带信号（基带：信号的频率从零频附近开始）。在发送端把连续消息变换成原始电信号， 这种变换由信源来完成。 信道编码信号：例如二进制信号、2PSK 信号……已调信号（也叫带通信号、频带信号）。 这种信号有两个基本特征：一是携带信息；二是适应在信道中传输，把基带信号变换成适合 在信道中传输的信号，完成这样的变换是调制器。
信源编码很好理解，比如你要发送一个图形，必须把这个图像转成 0101 的编码，这就是信 源编码。这里面有很多的方法来实现，就去查资料吧。
信道编码是针对无线信道的干扰太多，把你要传送的数据加上些信息，来纠正信道的干扰。 比如，发端直接发 000 001 010 011 100 101 110 1这118 种码字，如果其中有 一个段向高频段的搬移。 以 TD-SCDMA 为例，进行数据调制并扩频加扰后数据为 1.28Mcps 的速率，进行射频调制 后数据搬移到工作频段上，比如 2010.8MHz。
1,ISI, 码间干扰是不准确的说法,准确的说是符号间干扰 (inter-symbol-interference),如果是在 CDMA 你还可以认为一个码片(chip)是一 个符号(symbol),而 OFDM 里只有符号的概念. 2,一个 OFDM 符号干扰另外一个符号是因为它的尾巴扫到了别人家的头.拖尾可 以认为是多径时延造成的. 3,如果我的头不是真正的头,而是尾巴的复制,那么你的尾巴就不会干扰到我的头, 这种理解,可以认为 CP 的效果等效于保护时间(guard time). 4,如果没有 CP,只有保护时间,那么 ISI也是可以避免的,所以 CP 的作用不仅仅在 于避免 ISI,还在于它巧妙利用了 FFT 把自己变成了循环卷积的方式,同时也避免 了 ICI. 所以说 CP 的作用 既避免了 isi 也避免了 ICI
第3章编码及调制技术
码的检错、纠错能力与最小码距dmin的 关系分为以下三种情况: （1） 为检测e个错码，要求最小码距：
dmin≥e+1 （2） 为纠正t个错码， 要求最小码距：
dmin≥2t+1 （3） 为纠正t个错码，同时检测e个错码 ，要求最小码距：
dmin≥e+t+1 (e＞t)
· 码重是码组中非零元素的数量。
? 在移动信道中，数字信号传输常出现成串的突发差错 ，因此，数字化移动通信中经常使用交织编码技术。
? 接收端：经参量译码分出参量、G、Tp、u/v，以这些参 数作为合成语声信号的参量，最后将合成产生的数字化 语声信号经D／A变换还原为语声信号。
3.1.5 IS-95语音编码（CELP）
? CELP(Code Excited Linear Prediction ，码激励 线性预测编码 )是一种混合编码方式，也是近 10年 来最成功的语音编码算法。 CELP语音编码算法用 线性预测提取声道参数，用一个包含许多典型的激 励矢量的码本作为激励参数，每次编码时都在这个 码本中搜索一个最佳的激励矢量，这个激励矢量的 编码值就是这个序列的码本中的序号。
· 混合编码是近年来提出的一类新的语音编码技 术，它将波形编码和参量编码结合起来，力图保持 波形编码的高质量的优点以及参量编码的低速率的 优点。 如码激励线性预测编码（ CELP）。
· 混合编码是适合于数字移动通信的语音编码 技术。
3.1.2 语音编码技术的应用及发展
·语音编码技术首先应用于有线通信和保 密通信，其中最成熟的实用数字语音系统 是64kbit/s的PCM。这是一种典型的波形 编码技术，主要用于有线电话网，它的语 音质量好，可与模拟语音相比，达到网络 质量。
· 波 形 编 码 的 改 进 : 自 适 应 差 分 PCM （Adaptive Differential PCM，ADPCM）、 子带编码（ Sub-Band Coding，SBC）、 自 适 应 变 换 编 码 （ Adaptive Transform Coding，ATC ）、时域谐波压扩（ Time Domain Harmonic Scaling，TDHS）等。
5 移动通信原理 第五章 语音编码、信道编码和交织技术
第5章语音编码、信道编码和交织技术引言一般的数字通信系统都包含信源编解码、信道编解码和调制解调这三对功能模块，语音编码是一种信源编码的，在移动通信中由于信道的特点，往往还需要交织和去交织这一对功能模块。
为什么要进行信源编码、信道编码和交织呢？从实现过程分析：信源编码——原理：去掉一些信息（信源中统计特性具有相关性的信息）；（有效性）目的：尽可能用最少的信息比特表示信源，从而达到压缩信息速率，以较少的信息速率传送信息；信道编码——原理：加入一些信息（监督码或检验码）；（可靠性）目的：用来供接收端纠正或检出信息在信道中传输时，由于干扰、噪声或衰落等所造成的误码。
交织——原理：不改变信息量，只改变信息的排序；（可靠性）目的：克服信道中由于深衰落而造成的突发的成串的误码。
对本章的学习，我们复习信源编码和信道编码的基础上，重点掌握：1．移动通信对编码的要求；2．蜂窝移动通信典型系统用到的编码方式；3．在这些系统中的实现过程；4．交织的原理和作用。
5.1 语音编码通信系统中的语音编码的目的是解除语音信源的统计相关性，语音编码大致分为三类。
一．语音编码的分类（参考：《吴伟陵，《移动通信原理》，电子工业出版社，P72）1．波形编码波形编码是以精确再现语音波形为目的，并以保真度即自然度为度量标准的编码方法。
这类编码是保留语音个性特征为主要目标的方法，其码速较高。
常用的波形编码及其原理：PCM、DPCM、ADPCM应用：适用于骨干（固定）通信网。
2．参量编码利用人类的发声机制，仅传送反映语音波形变化主要参量的编码方法。
在接收端，可根据发声模型，由传送过来的变化参量激励产生人工合成的语音。
参量编码的主要标准是可懂度。
显然，这类编码是以提取并传送语音的共性特征参量为目的的编码方式，其码速较低。
（声码器）常用的参量编码及其原理：LPC应用：主要用于军事保密通信。
3．混合编码混合编码是吸取上述两类编码的优点，以参量编码为基础，并附加一定的波形编码特征，以实现在可懂度基础上适当改善自然度目的的编码方式。
第四章 移动通信中的信源编码
第四章移动通信中的信源编码在当今这个信息爆炸的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是与亲朋好友的语音通话，还是观看精彩的视频直播，亦或是随时随地获取各种信息，都离不开移动通信技术的支持。
而在移动通信系统中，信源编码是一个至关重要的环节，它直接影响着通信的质量和效率。
那么，什么是信源编码呢？简单来说，信源编码就是将信源输出的信号转换成适合在信道中传输的形式。
在移动通信中，信源通常是指语音、图像、视频等各种信息。
由于这些原始信息的数据量往往非常庞大，如果直接进行传输，将会占用大量的信道资源，导致传输效率低下，甚至无法实现实时通信。
因此，需要通过信源编码对原始信息进行压缩和处理，减少数据量，提高传输效率。
信源编码的主要目的有两个：一是减少冗余信息，二是提高编码效率。
冗余信息是指那些在传输过程中不必要或者可以通过其他方式恢复的信息。
例如，在语音信号中，相邻的语音样本之间往往存在很强的相关性，这就意味着存在大量的冗余信息。
通过对这些冗余信息进行分析和处理，可以大大减少数据量。
同时，信源编码还需要考虑如何在保证一定质量的前提下，尽可能地提高编码效率，也就是用更少的比特数来表示相同的信息。
在移动通信中，常用的信源编码技术包括语音编码和图像编码。
语音编码是将语音信号转换为数字信号的过程。
目前，广泛应用的语音编码标准有 GSM 语音编码、CDMA 语音编码和 3GPP 语音编码等。
这些编码技术通过采用不同的算法和策略，对语音信号进行分析、建模和编码，在保证语音质量的前提下，实现了较高的压缩比。
例如，GSM 语音编码采用了规则脉冲激励长期预测（RPELTP）编码算法，将语音信号分成若干个帧，对每一帧进行分析和编码。
CDMA 语音编码则采用了可变速率码激励线性预测（QCELP）编码算法，根据语音的特征动态调整编码速率，从而在不同的信道条件下都能提供较好的语音质量。
3GPP 语音编码则引入了自适应多速率（AMR）技术，能够根据网络状况和用户需求自适应地选择不同的编码速率，进一步提高了语音通信的灵活性和效率。
第3章 移动通信中的编码和调制技术(3)
0
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
二、信道编码的分类：
移动通信系统中，常用到的信道编码： 奇偶校验码 重复码 循环冗余校验码 分组码 卷积码
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
１、奇偶校验码：
特点：编码速率较高； 只能发现奇数个错误，不能纠错。 编码过程： 把信源编码后的信息流分成等长码组； 在每一信息组之后加入一位校验码元。 奇校验：10110010 偶校验：10110010 101100101 101100100
信噪比
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
一、 信道编码原理（续）
信道编码是通过增加相关的冗余数据来提 高系统性能，也就是以增加传输带宽为代 价来取得编码增益的。
牺牲有效性 提高可靠性
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
信道编码：在发射机的基带部分，信道编 码器按照某种确定的约束规则，把一段数 字信息映射成另一段包含更多数字比特的 码序列，然后把已被编码的码序列进行调 制以便在无线信道中传送。 信道译码：接收机可以用信道编码的约束 规则来检测或纠正由于在无线信道中传输 而引入的一部分或全部的误码。 用于检测错误的信道编码称做检错编码； 可纠错的信道编码被称做纠错编码。
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
第3章 移动通信中的编码和调制技术
3.1 3.2 3.3 3.4 概述 编码技术 调制技术 扩频技术
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
第3章 移动通信的编码和调制技术
3.1 概述 3.2 编码技术
3.2.1 信源编码 3.2.2 信道编码 3.2.3 交织编码
移动通信原理与系统(北京邮电出版社)课后习题答案
②
③ ，所以多普勒扩展为
2．6若 ， ，移动台沿电波传播方向行驶，求接收信号得平均衰落率。
解：
2．7已知移动台速度 ， ，求对于信号包络均方值电平 得电平通过率。
解： ,
2．8设基站天线高度为 ，发射频率为 ，移动台天线高度为 ，通信距离为 ，利用Okumura-Hata模型分别求出城市、郊区与乡村得路径损耗。（忽略地形校正因子得影响）
微观分集：用于合并两个或多个短时限瑞利信号，这些信号都就是同一接收基站长经独立得衰落路径接收来自两个或多个不同天线发射得信号。
移动通信中常用得微观分集：时间分集、频率分集、空间分集、角度分集、极化分集。
4．3工作频段为 模拟移动电话系统TACS得信令采用数字信号方式。其前向控制信道得信息字A与B交替采用重复发送5次，如图所示。每字（40bit）长度5ms。为使字A（或B）获得独立得衰落，移动台得速度最低就是多少？
所谓相位连续就是指不仅在一个元码持续时间连续而且在从元码 转换得时刻 两个元码相位也相等满足关系式 即要求当前元码得初相位 由前一元码得初相位 来决定。
3．8GMSK系统空中接口传输速率为270、83333kbit/s，求发送信号得两个频率差。若载波频率就是 ，这两个频率又等于多少？
解：（1） ，
（2） ；
2．1说明多径衰落对数字移动通信系统得主要影响。
答：①信息信号分散，信噪比低，传输语音与数据质量不佳；
②可能引入尖锐得噪声，照成传输数据大量出错；
③不同路径传来得信号互相相关，难以直接叠加。增加接收电路单元得复杂度，从而提高系统得建设与运营成本。
2．2若某发射机发射功率为100W，请将其换算成d Bm与dBW。如果发射机得天线增益为单位增益，载波频率为900MHz，求出在自由空间中距离天线100m处得接收功率为多少dBm？
移动通信系统第6章
六. 分集接收技术 1. 功能 分集接收是利用系统接收两个或两个以上输入信号， 由于这些信号具有互不相关的随机衰落特性，通过接收处 理后，达到克服瑞利衰落的目的。 2. 显分集接收 1）空间分集 a）定义 利用不同接收点收到的信号衰落的独立性，实现抗衰 落的功能。 空间略有变动，就可以出现较大的场强变动。空间的 间距越大，多径传播的差异就越大，所以场强的相关性就 越小。由于深衰落难得同时发生，在这种情况下，分集便 能把衰落效应降到最小。 b）结构 发端一付天线，收端N付天线，间距D（D / ）
有效性
3）复杂度 DSP 4）处理时延 复杂度越大，运算时间越长，处理时延越大。
3. 类型 1）波形编码器 根据话音信号的波形，采取抽样、量化、编码。其逼 真程度好、速率高、但占用带宽大，不适于直接用于移动 通信。 如：PCM64kb/s, ADPCM32kb/s 2）声源编码器 在发端提取产生话音信号的特征参数，在收端由编码 参数重新获得话音。 比特速率可以压缩的很低，但语音质量较差。
3. 功能 显著改善数字信息在数字移动变参信道传输过程中 由于各种噪声和干扰而造成的误码，提高系统的可靠性。
4. 差错控制的三种方式 a）前向纠错（FEC）——自动纠错 发端发送具有纠错性能的码，如果在传输过程中产生 的错误属于该纠错码能纠的类型，则收端译码器不仅能检 错，而且能自动纠错。 在移动通信系统中，几乎都采用FEC方法。实现方法: I）线性分组码 BCH、FIRE、RS II）非线性码 卷积码（纠随机错误） b）反馈重传（ARQ） 经收端译码后，如发现传输有错，则通知发端重发接 收端认为错误的信息，直到收端认可为止。
Bs ——扩频解调输出LPF的带宽 Bw ——系统扩频信号的发信带宽
C Eb N 0 I B B w s (6 - 1)
2g到5g的信道编码技术和信源编码技术
2g到5g的信道编码技术和信源编码技术
在2G到5G的移动通信网络中，广泛应用了各种信道编码技术和信源编码技术，以提高数据传输的可靠性和效率。
信道编码技术：
1. 2G时代主要采用的是卷积编码技术，通过引入冗余信息来纠正信道中的误码和干扰。
2. 3G时代引入了Turbo编码技术，通过迭代方式提高解码性能，对信道进行更高效的编码和纠错。
3. 4G时代采用了LDPC（低密度奇偶校验）编码技术，能够实现接近香农极限的编码效果，提高了信道容量和传输速率。
4. 5G时代引入了极化码（Polar Code）技术，通过在信道编码时提供更强的纠错能力和更高的编码效率，适应了高速率和大容量的通信需求。
信源编码技术：
1. 2G时代主要采用的是AMR（自适应多速率编码）技术，根据语音信号的特点和通信质量要求，选择不同的编码率来实现高音质和低码率传输的平衡。
2. 3G时代引入了WCDMA的优化编码技术，通过对语音信号进行高效压缩和编码，提高语音质量和数据传输速率。
3. 4G时代采用了更高级的AAC（高级音频编码）技术，能够提供更好的音频质量和更低的码率，适应了更丰富的媒体应用需求。
4. 5G时代将引入更专业的视频和图像编码技术，如HEVC （高效视频编码）和AV1（开放媒体编码），以实现更高质量和更低比特率的视频传输。
(完整版)移动通信原理与系统(北京邮电出版社)课后习题答案
第一章概述1．1简述移动通信的特点：答：①移动通信利用无线电波进行信息传输；②移动通信在强干扰环境下工作；③通信容量有限；④通信系统复杂；⑤对移动台的要求高。
1．2移动台主要受哪些干扰影响？哪些干扰是蜂窝系统所特有的？答：①互调干扰；②邻道干扰；③同频干扰（蜂窝系统所特有的）；④多址干扰。
1．3简述蜂窝式移动通信的发展历史，说明各代移动通信系统的特点。
答：第一代（1G）以模拟式蜂窝网为主要特征，是20世纪70年代末80年代初就开始商用的。
其中最有代表性的是北美的AMPS（Advanced Mobile Phone System）、欧洲的TACS（Total Access Communication System）两大系统，另外还有北欧的NMT 及日本的HCMTS系统等。
从技术特色上看，1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。
主要是措施是采用频分多址FDMA 方式实现对用户的动态寻址功能，并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式，达到扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。
在信道动态特性匹配上，适当采用了性能优良的模拟调频方式，并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。
第二代（2G）以数字化为主要特征，构成数字式蜂窝移动通信系统，它于20世纪90年代初正式走向商用。
其中最具有代表性的有欧洲的时分多址（TDMA）GSM（GSM原意为Group Special Mobile，1989年以后改为Global System for Mobile Communication）、北美的码分多址（CDMA）的IS-95 两大系统，另外还有日本的PDC 系统等。
从技术特色上看，它是以数字化为基础，较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。
主要的实现措施有：采用TDMA（GSM）、CDMA（IS-95）方式实现对用户的动态寻址功能，并以数字式蜂窝网络结构和频率（相位）规划实现载频（相位）再用方式，从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。
移动通信原理与系统——第三章 移动通信中的信源 编码和调制技术
根据ak ,h ,Tb可以重写一个码元内 2FSK信号表达式:
sFSK
(t)
cos(ct
akd t
k
)
cos ct
ak
h
Tb
t
k
cosct k (t)
式中
k (t) ak
h
Tb
k
kTb t (k 1)Tb
称作附加相位。
Mobile Communication Theory
3.3.1 相位连续的FSK
Mobile Communication Theory
3.2.2 移动通信中的信源编码
移动通信中的信源编码与有线通信不同，它不进需 要对信息传输有效性进行保障，还应该与其他一些系统 指标密切相关，例如容量、覆盖和质量。以GSM为例 说明。
以GSM系统中普通的全速率和半速率话音编码来说， 其速率分别为13kbps和6.5kbps，前者的话音质量好 于后者，但占用的系统资源是后者的两倍左右。当系统 的覆盖不是限制因素时，使用半速率编码可以牺牲质量 换取倍增的容量，即提高系统的有效性。而当系统的容 量相对固定时，可以通过使用半速率编码牺牲质量换取 覆盖的增加，因为半速率编码对于接收信号质量的要求 降低了。
f2
f1
f1
f2
f2
(a) 相位不连续的FSK波形
(b) 相位连 续的FSK波形
图 3.4 2FSK信号的波形
Mobile Communication Theory
3.3.1 相位连续的FSK
由图3.4可以看出，相位不连续的2FSK信号在码元交 替时刻，波形是不连续的，而CPFSK信号是连续的， 这使得它们的功率谱特性很不同。图3.5分别是它们的 功率谱特性例子。
移动通信编码技术介绍
02
信道编码技术 的分类：卷积 码、Turbo码、 LDPC码等
04
信道编码技术的 发展趋势：更高 效、更可靠、更 灵活的编码技术
3
移动通信编码技术 的挑战与机遇
技术挑战
带宽限制：如 何在有限的带 宽内传输更多 的数据
01
安全性：如何 保证通信数据 的安全性和隐 私性
03
02
信号干扰：如 何减少信号干 扰，提高传输 质量
提高传输速度
02
增强通信安全性： 通过加密技术， 保护通信内容不
被窃取和篡改
03
降低通信成本： 通过压缩技术， 减少传输数据量，
降低通信费用
04
提高通信质量： 通过纠错技术， 减少传输错误，
提高通信质量
常见的编码技术
01
线性编码：如卷积码、RS 码等，具有较强的纠错能力
03
混合编码：如Trellis编码、 Polar编码等，结合了线性 和非线性编码的优点
01 信道编码技术：提高通信可靠 性，降低误码率
02 信源编码技术：提高通信效率， 降低传输数据量
03 加密技术：保护通信数据安全， 防止信息泄露
04 纠错编码技术：检测并纠正传 输中的错误，提高通信质量
信道编码技术
信道编码技术的 作用：提高通信 系统的可靠性和 传输效率
01
信道编码技术的 应用：移动通信、 卫星通信、互联 网通信等领域
编码技术的未来发展趋势
01
01
更高效的编码技术：提高传输 效率，降低传输成本
02
02
更智能的编码技术：自适应调 整编码参数，提高传输质量
03
03
更安全的编码技术：增强数据 加密和隐私保护能力
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高阶调制原理及其在3G、4G中的应用； 正交频分复用的原理与应用。
Mobile Communication Theory
3
3.1 概述
信源编码将信源中的冗余信息进行压缩，减少传递信息所需 的带宽资源，这对于频谱有限的移动通信系统而言是至关重 要的。
考虑到移动信道的差错特性和一些话音、多媒体业务的实 时性，这类业务通常要求移动通信中的信源编码能够容忍一 定的差错而无需复杂的重传。
Mobile Commu.3 移动通信中的信源编码举例
2G/3G中的话音信源编码
2G/3G中的话音信源编码的基本原理是相同的，都采用了矢量量化 和参数编码的方式。
信息的冗余来自两个主要的方面： 首先是信源的相关性和记忆性。这类降低信源相关性 和记忆性编码的典型例子有预测编码、变换编码等。 其次是信宿对信源失真有一定的容忍程度。这类编码 的直接应用有很大一部分是在对模拟信源的量化上， 或连续信源的限失真编码。
可以把信源编码看成是在有效性和传递的信息完整性 （质量）之间的一种折中手段。
AMR的基本原理是根据环境或应用需求的变化动态调整编码速率， 例如在信道条件恶化时，降低编码速率，通过牺牲话音品质以拿出更 多的无线资源用于更可靠的信道编码以保证基本的语音可懂，而在信 道条件好的时候则采用较高的编码速率保证话音品质。
Mobile Communication Theory
10
3.2.3 移动通信中的信源编码举例
源的利用效率，它定义为ηb ＝Rb/B,其中Rb为比特速率，B为无线信
号的带宽。
2. 功率效率:指保持信息精确度的情况下所需的最小信号功率（或者
说最小信噪比）
3. 已调信号恒包络 4. 易于解调 5. 带外辐射：一般要求达到-60到-70dB
在移动通信系统中，采用何种调制方式，要综合考虑上述 各种因素。
3. CDMA2000演进系统中的可选择模式语声编码（SMV）
SMV用于CDMA2000演进系统中，其基本原理与前述两种基本相同， 它也是可变速率的，从速率等级上看与IS-95中的CELP一样，有 9.6kbps、4.8kbps、2.4kbps、1.2kbps四种，不同的是，SMV允许 有四种模式供系统侧选择，即Mode 0（高品质模式）、Mode 1（标准 模式）、Mode 2（经济模式）、Mode 3（容量节省模式），不同的模 式实现不同程度的话音质量和平均速率的折中，通过调整不同等级速率 所占的比例实现不同的模式，从而调整平均数据速率。
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3.2.2 移动通信中的信源编码
移动通信中的信源编码与有线通信不同，它不进需 要对信息传输有效性进行保障，还应该与其他一些系统 指标密切相关，例如容量、覆盖和质量。以GSM为例 说明。
以GSM系统中普通的全速率和半速率话音编码来说， 其速率分别为13kbps和6.5kbps，前者的话音质量好 于后者，但占用的系统资源是后者的两倍左右。当系统 的覆盖不是限制因素时，使用半速率编码可以牺牲质量 换取倍增的容量，即提高系统的有效性。而当系统的容 量相对固定时，可以通过使用半速率编码牺牲质量换取 覆盖的增加，因为半速率编码对于接收信号质量的要求 降低了。
调制就是对消息源信息进行编码的过程，其目的就是使携带 信息的信号与信道特性相匹配以及有效的利用信道。
多径衰落、多普勒频率扩展；日益增加的用户数目，无线 信道频谱的拥挤这些因素对调制方式的选择都有重大的影响。
Mobile Communication Theory
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影响调制方式的选择的主要因素
1. 频带利用率：在数字调制中，常用带宽效率ηb 来表示它对频谱资
3G系统中的视频信源编码H.264
在3GPP的R6、R7以及3GPP2的高演进版本中，视频通信业务采用了 H.264/AVC（高级视频编码）视频压缩标准。
Mobile Communication Theory
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3.2.3 移动通信中的信源编码举例
3G系统中的视频信源编码H.264
H.264从某种程度上看是MPEG的扩展。在H.264中，一幅图像可 编码成一个或者若干个片（slice，此处与帧的含义相同），每个slice 包含整数个MB（Macro Block），相当于一个完整图像中的不同区 域，编码片（slice）共有5中不同的类型，包括I片、B片、P片、SP片、 SI片，SP和SI介于I与P之间，但考虑了更多数据片之间的相关性，进 一步压缩了数据速率。
1.IS-95中的变速率码激励线性预测编码（CELP）
IS-95中的CELP技术通过四个等级的变速率编码实现话音激活，即 使用者发声时进行全速率（9.6kbps）编码，而不发声时仅仅传递八 分之一（1.2kbps）的背景噪声，以降低功耗和对其他用户的干扰。
2. GPRS/WCDMA中的自适应多速率编码（AMR）
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3.2 信源编码
3.2.1 信源编码的基本概念 3.2.2 移动通信中的信源编码 3.2.3 移动通信中的信源编码举例
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3.2.1 信源编码的基本概念
在数字系统中，信源编码的基本目的就是通过压缩信源 产生的冗余信息来提高整个传输链路的有效性。
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3.2.2 移动通信中的信源编码
除此之外移动通信中的信源编码的设计和实现还要考虑其 他一些因素。
由于移动终端是由电池供电，其运算处理能力悠闲，因此 信源编译码就要在保证质量的前提下尽可能地降低复杂度。
另外考虑到信宿处理能力的差异，编码后的数据流应该包 含不同质量等级的信息，以适应不同终端的需求。
移动通信
第三章 移动通信中的信源 编码和调制技术
目录
3.1
概述
3.2
信源编码
3.3
最小移频键控MSK
3.4
高斯最小移频键控GMSK
3.5
QPSK调制
3.6
高阶调制
3.7
正交频分复用
Mobile Communication Theory
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学习重点与要求
信源编码的目的； 信源编码的原理和应用； 在蜂窝移动通信中对调制解调技术的要求； 频移键控信号的相位连续性对信号功率谱的影响； MSK和GMSK信号特点和功率谱特性；