第3章 移动通信中的编码和调制技术(3)

３、循环冗余校验码（CRC）：
特点：编码和解码设备都中等复杂； 检错和纠错能力较强。
数据信息：M(x)=1101011011
生成式： G(x)=10011 R＝4 M(x)/ G(x)= 11010110110000/ 10011 余数：1110
待发送的编码： T(x)= 1101011011 1110
频段、时隙 和功率
有效性：占用尽可能少的信道资源，传送 尽可能多的信源信息。 可靠性：指在传输的过程中，抵抗各类客 观、自然干扰的能力。 安全性：在传输中的安全保密性能，即发 端防伪造、篡改、收端防窃听的能力等。
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
本章提示——编码技术
蜂窝移动通信系统由于频率资源受限，一 般信源编码技术如PCM、ADPCM、 M等，因为编码速率高而未被采用。蜂窝 移动通信均采用13kbit/s以下低速率语音 编码。 信道编码是以增加传输码元冗余度，降低 有效码元传输速率为代价，以牺牲通信的 有效性换取通信的可靠性。
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
２、重复码：
特点：编码和解码速率较高； 信道有效利用率低，可检错和纠错。 编码过程：将信号重复传几次。 如： 10110010 10110010 10110010
纠错方法：只要正确传输的次数多于传错次 数，就可少数服从多数排除差错。
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
分类
分组编码 卷积编码
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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
对于加性高斯白噪声信道，额定带宽为 B(Hz)、接收信号功率为P(W)及噪声谱密 度为 P(W/Hz)，其信道容量可由下面的香 农公式给出： P S
带宽
C = B log 2 1 B log 1 （ 5-1 ） 2 N B N 0
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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
0
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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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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
基站
信源解码 信道解码 TDMA帧 分离 b) 语音接收 解调 放大
图3-1 移动通信信号处理流程
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
3.2.1 信源编码——别废话，拣主要的说
使用信源编码的目的
在移动通信系统中，信源编码主要指 语音编码。压缩信源产生的冗余信息，降 低开销，提高传输的有效性。 历数移动通信中的信源编码技术
移动通信原理与系统
第三章 移动通信的编码 和调制技术
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
实验安排： 实验一：
4月24（星期三）：1-2节2A小班，3-4节1A小班 4月26（星期五）：1-2节1B小班，3-4节2B小班 实验二： 5月8（星期三）：1-2节2A小班，3-4节1A小班 5月10（星期五）：1-2节1B小班，3-4节2B小班
对于每一比特(0或1)， 只有一个有效的 编码组(0000或1111)。 如果收到的不是 0000或1111， 就说明传输期间出现了差错。 比例关系是1∶4， 必须发送的是该信息所需 要的4倍的比特。 保护作用如何? 接收编码组可能为：
0000
判决结果：
0010 0110 0 X
0111 1111 1 1
3.3 调制技术 3.4 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 3.3 调制技术
3.3.1 调制与解调技术 3.3.2 FSK调制 3.3.3 高斯最小移频键控（GMSK） 3.3.4 QPSK调制技术 3.4 扩频技术
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移动通信信号处理流程
GSM系统传输与处理的信号主要是语 音和数据业务，涉及的主要信号流程如图 3-1所示。
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移动台甲 语音编码 模拟 信号 数字 信源编码 信号 信道编码
TDMA帧 形成
调制 功率放大
a) 语音发送
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
移动通信编码技术补充问题：
1、GSM移动通信系统采用什么信道编码方 式？ 2、对于分组码（80,70）,它的编码效率是多 少？ 3、请画出对长度为128bit的信息进行交织编 码的简略图？（注：分成8个组）
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
本章提示
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
例子：
为了便于理解， 我们举一个简单的例子加 以说明。 假定要传输的信息是一个“0”或是 一个“1”， 为了提高保护能力， 各添加3个 比特： 信息+ 添加比特＝ 发送比特
0 1
000 111
0000 1111
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
GSM系统使用的编码器
波形编码器语音质量较高， 但要求的比特速率 相应的较高。 声码器编码可以是很低的速率（可以低于5 kb ／s）， 虽然不影响语音的可懂性， 但语音的 失真很大， 很难分辨是谁在讲话。 因此GSM系统语音编码器是采用声码器和波形 编码器的混合物——混合编码器， 全称为规则 脉冲长期预测编码（ RPE-LTP 编码器）， 见 图3-3。
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本章提示——编码技术
突发性干扰是快衰落在衰落深度和持续时 间较长的情况下，对信号造成成串的错误， 用一般信道编码方法很难纠错；只能用交 织技术将成串的错误转换成随机差错后， 再用信道编码方法纠错。
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
本章提示——编码技术
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声码器
波形编码器
图3-3 GSM语音编码器框图
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模拟语音的 数字编码
第3章 移动通信中的编码和调制技术
2、图像视频编码
从GPRS开始，引入数据业务 常用的图像编码方案： JPEG、JPEG2000、H.261、H.263等 常用的视频编码方案： MPEG-1、 MPEG-2、 MPEG-4、 H.264
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
3、循环冗余校验码（CRC）（续）：
接收信息：R(x)= 1101011011 1110 生成式： G(x)=10011 R＝4
M(x)/ G(x)= 1101011011 1110 / 10011
余数：为0，则接收正确
恢复的数据信息为： M(x)= 1101011011
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
移动通信系统的信源编码

信源编码方式
2G (GSM)
2.5G、3G和4G
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
1、GSM系统的语音编码
由于GSM系统是一种全数字系统， 语音或其 它信号都要进行数字化处理， 因而第一步要 把语音模拟信号转换成数字信号（即 1 和 0 的 组合）。 A/D
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。
Turbo码是近年来倍受瞩目的一项新技术。 虽然它的复杂性、译码时延对有些应用带 来困难（例如对实时语音），但它是目前 已知的可实现的好的编码技术之一。
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
要掌握的名词解释
FSK: Frequency Shift Keying,移频键控 GMSK：Gaussian-filtered Minimum Shift Keying,高斯滤波最小移位键控 PSK：Phase Shift Keying,移相键控 QPSK：Quaternary Phase Shift Keying,四相 相移键控 PCM：Pulse Code Modulation,脉码调制 OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用
第2章问题：
1、移动通信传播的基本特性？ 2、什么是多径衰落？在时间上引起什么现象？ 3、自由空间传播损耗的分贝公式？ 4、什么是多普勒频移？计算公式是什么？在 频率上会引起什么现象？
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
移动通信编码技术问题：
1、信源编码的原理是什么？GSM系统的信 源编码器是什么？编码后的信息速率是多 少？ 2、信道编码的原理是什么？ 3、移动通信的信号处理流程？ 4、信道编码的分类？分别处理什么情况？
转换
语音信号有多种编码方式， 但最基本的是脉 冲编码调制PCM。 典型的脉冲编码调制电路 组成如图3-2所示。
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
PCM编码是采用A律波形编码， 分 为三步：
图3-2 脉冲编码调制（PCM）电路组成
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
语音编码技术通常分为三类：波形编码、 声源编码（或参量编码）和混合编码。 波形编码的目的在于尽可能精确地再现原 来的语音波形。 声源编码是将语音信息用特定的声源模型 表示。 混合编码把波形编码的高质量和声码器的 高效压缩性融为一体，尤其在16bit/s～ 8kbit/s范围内达到了良好的语音质量。
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
4、分组编码
要使信道编码具有一定的检错或纠错能力， 必须加入一定的多余码元。 信息码元先按组进行划分，然后对各信息 组按一定规则加入多余码元，这些附加监 督码元仅与本组的信息码元有关，而与其 他码组的信息无关，这种编码方法称为分 组编码。 实现框图如图3-5所示：
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
实验三：
6月5（星期三）：1-2节2A小班，3-4节1A小班 6月7（星期五）：1-2节1B小班，3-4节2B小班 实验四： 6月12（星期三）：1-2节2A小班，3-4节1A小班 6月14（星期五）：1-2节1B小班，3-4节2B小班
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
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3.1 概述
第一代模拟移动通信系统（1G）因其容量 小，语音质量不高，保密性差，不能提供非话 业务，限制了模拟系统的进一步发展。1991年， GSM900MHz数字蜂窝移动通信系统在欧洲问 世，从此，移动通信跨入了第二代（2G）。 本文的主要研究对象为第二代移动通信 （GSM），以下内容中移动通信即代表第二代 移动通信，即蜂窝移动通信系统。
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3.2.2 信道编码

信道编码与信源编码的区别：
图 信源编码与信道编码
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
3.2.2 信道编码（续）
使用信道编码的目的
可以降低信道随机的差错。
信道编码的实现
信道编码是通过在发送信息时加入冗余的数 据位来改善信道链路的性能的。