第一章 概述及带通信号与系统的表征

通信信号处理

参考书目：1.刘祖军，田斌，易克初译.《通信信号处理》，电子工业出版社.2. 其他学术论文。

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考核方式：1. 考试2. 大作业

本课程主要内容针对无线通信，讨论相关的通信信号通信信号处理

处理技术。

基础理论，新技术，新方法等。

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本课程先修课程信号与系统，数字信号处理，概率论，通信信号处理

随机过程，通信原理，等。

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第一章无线主题

1.1 无线标准综述

1.2带通信号/系统的表示

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5G

What will

5G be？

n时间维

n空间维

n频率维

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通信发射机的原理框图

图1.1 典型的发送功能框图

n时间维

n空间维

n频率维

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图1.6 时隙结构

图1.7 MSK

信号星座图

表1.2 一些GSM 系统参数的简介

每个用户的数据速率是33.85 kbps 。

GSM 系统采用GMSK 调制方式，GMSK 调制方式具有一些好处，处包括恒包络、频谱效率高和优异的误比特率（BER

）性能。

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n

图1.9 逻辑信道的划分

逻辑信道分为业务信道（TCH）和控制信道（CCH）。

n TCH在上行链路和下行链路中承载话音或者数据信息样本。

n CCH将承载控制信息，即信令或者同步样本。

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IS-95/CDMA2000

IS-95CDMA系统的高层技术细节包括

•1.5-MHz的信道间距

•在全球定位系统（GPS）的支持下实现基站的时间同步

•具有用于相干检测的公共导频信道（码分复用的）

•码片速率＝1.2288 Mcps

•调制方式＝QPSK/OQPSK

•20ms的帧长

•变速率语音编码（9600，4800，2400和1200 bps）

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1.2.5 IEEE 802.11 无线局域网

WLAN模式：

1）ad hoc模式，即所有的设备允许相互通信并像接入点一样工作，

2）基础架构(infrastructure)模式，即以单个WLAN设备作为接入点，其它

的设备与该接入点相连。

IEEE802.11b此系统设备在2.4G频带上互相通信。媒体接入协议允许

基站支持不同的数据速率集。基本的数据速率集是工作在直接序列扩频系

统（DSSS）中的1 Mbps和2 Mbps。高数据速率扩展将数据速率扩展到

了5.5 Mbps 和11 Mbps。为了提供更高的数据速率，采用了补码键控(CCK)调制方式。

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1.2.5 IEEE 802.11 无线局域网

IEEE802.11a.

n 5 GHz 频带

n 正交频分复用（OFDM ）物理层。支持的数据速率有6，9，12，18，24，36，48和54 Mbps ，其中，6，12和24 Mbps 是强制性的。

n 采用BPSK/QPSK ，16-QAM(正交幅度调制)，和64-QAM ，

n 利用FEC 技术进行卷积编码

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IEEE802.11g.

n WLAN 系统进一步扩展了数据速率，

n 工作在2.4GHz 频带。支持的数据速率有1，2，5.5，11，6，9，12，18，24，36，48和54 Mbps ，其中1，2，5.5，11，6，9，12和24 Mbps 是强制支持的。

n 支持的操作模式有：

a. 基于DSSS/CCK

b. 基于OFDM

c. DSSS-OFDM(任选)——这是将DSSS 前导码和头域与OFDM 载荷合并起来的混合调制方式。

第一个领域是保证某些已经成功部署、但是即将或已经无法满足日益增长的容量和业务需求的标准能够继续使用，同时用户数据速率需要支持这些业务或应用。

第二个领域是创造新标准（尽管一些是建于现有的标准）来满足人们所期望的全球范围的容量增长，以及多媒体业务所需要的数据速率的增加。这也可被称为演进。

技术驱动？or 业务驱动？

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o5G 目标

n更高用户数据速率

n更高的区域吞吐率

n大量的连接设备的适应性

n更高可靠性和延时

n更佳的覆盖

n能量效率

o但这些目标不能同时最大化

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1.2随机信号处理知识回顾

n概率论和统计信号处理的知识

n描述和分析各种信号特性以及信号处理功能

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一个随机变量可由累积分布函数（CDF）来描述，其定义为

这里规定0≦F(x)≦1，F(-∞)=0, F(∞)=1。

CDF的导数可由概率密度函数（PDF）来描述，其定义为

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随机变量X的均值或期望值定义为

E{g}是随机变量g的期望值。求数学期望是个线性运算，具有以下性

质（假设K是常量）：

随机变量的方差定义为

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一种常用的随机变量是高斯或者正态随机变量。其PDF定义为

其CDF定义为

其中，erf(x)是误差函数，其定义为

CDF也可以用互补误差函数定义，即

这里，erfc(x)函数的定义以及与之前定义的误差函数的关系如下：

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