通信基础知识ppt课件
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上、根据不同的编码获得业务信道。
CDMA
Power
7
扩频技术
扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。 其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)
Slow Information
Sent
Fast Spreading Sequence
Wideband Signal
TX
RX
010010
-1
Chip
Spreading code = 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1
( SF = 8 )
Spreading
1 -1
1
Spread signal
-1
= Data × code
Spreading code
Data = Spread signal × code
Despreading
举例：
输入数据 A = (x1 x2 x3 x4 x5 … x25)
x1 x6 x11 x16 x21 x2 x7 … x22 x3 x8 … x23 x4 x9 … x24 x5 x10 … x25
输出数据 A’= (x1 x6 x11 x16… x25)
缺点： 带来了附加的额外延时 在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。
无纠错编码： BER<10-1 ~ 10-2 卷积编码： BER<10-3 Turbo 码： BER<10-6
不能满足通信需要 满足语音通信需要 满足数据通信需要
15
信道编码的原理
信道编码
信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错 能力
目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3） 使用编码增加了无效负荷和传输时间 适合纠正非连续的少量错误
无线通信基础知识点
1
无线传播特性
电磁传播－直射、反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分
路径损耗：幅度衰减较大 大尺度变化：伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分
（慢衰落） 小尺度衰落：衰减幅度较小的快变化成分（快衰落）
快衰落包络分布的描述方法
瑞利分布：非视距传播 莱斯分布：视距传播
符号速率 × SF = 3.84Mcps
WCDMA中，上行信道码的SF为：4~256 下行信道码的SF为：4~512
OVSF:正交可变扩频因子
11
WCDMA的解扩
解扩的方法
输入信号 本地PN码
Ts (*)dt
0
积分
解扩输出 在T=Ts时刻判决
12
直接扩频与解扩示意图
Symbol
Data =
1
直接扩频（DS－SS）
通过将伪噪声序列与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据， 其伪噪声序列由伪噪声生成器产生
误码率受限于多址干扰和远近效应的影响 用功率控制来克服远近效应，受限于功率检测的精度 WCDMA采用的是直接扩频方式
10
WCDMA系统的扩频
数据 比特
扩频后 码片
OVSF码
扰码
Input
DDDDDDDD
Rate 1/3 convolutional coder
Output 0 G0 = 557 (octal)
Output 1 G1 = 663 (octal)
Output 2 G2 = 711 (octal)
17
纠错编码技术—— Turbo码
在WCDMA系统中主要用于数据业务信道，编码速率 为1/3，分组长度最大到5114比特，可以实现大分组，
1
-1
1 -1
13
扩频与解扩
扩频定义与处理增益 PG=Wc/R
Wc是码片速率 R是信息速率
用dB表示为PG=10log10(Wc/R) 接收端进行相关解扩即可恢复原始信号 扩展倍数越多，处理增益越高，抗干扰能力越强
14
信道编码的目的
编码目的：
在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信 号误差，同时提高数据传输速率。
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国
床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国
床？前前明明月月光光 春春眠眠？不觉觉晓晓 白白发发三三？千丈？ 红红豆豆生生南？国国
16
WCDMA的信道编码
——卷积码
在WCDMA系统中主要用于话音信道和控制信道， 编码速率为1/2和1/3。
时延长的业务传送。
xk
xk
ut
1st constituent encoder
zk
D
D
D
Input
Turbo code internal interleaver
Output
x’k
2nd constituent encoder
D
D
D
Output
z’k
x’k
18
WCDMA的信道编码
——Turbo码
输入 交织器
卷积编码器1 卷积编码器2
复 输出 用
Turbo编码结构基于两个或多个弱差错控制码组合，信息比特在 两个编码交织器之间交织，产生两个相同的信息流，然后这些 信息流复用并有可能打孔。
解码时需要进行循环叠代计算。
19
交织技术
交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。 作用：减小信道快衰落带来的影响。
Power f
5
几个概念
多址 扩频 编码 交织 分集
6
多址接入
频分多址技术 业务信道在不同频段分配给不同
的用户。如TACS、AMPS。
FDMA
Power
时分多址技术 业务信道在不同的时间分配给不
同的用户。如GSM、DAMPS。
TDMA
Power
码分多址技术 所有用户在同一时间、同一频段
Fast Spreading Sequence
Slow Information Recovered
8
扩频通信示意图
S（f）
信号
S（f）
f0
f
扩频前的信号频谱
信号
f0
f
扩频后的信号频谱
S（f）
信号
干扰噪声
S（f）
信号
干扰噪声
f0
f
解扩频前的信号频谱
f0
f
解扩频后的信号频谱
信号
脉冲干扰
白噪声
9
扩频的方式
20
交织技术
交织器根据采用的技术不同，又可分为多种，如分组交织器、 随机交织器、循环移位交织器、半随机交织器、奇偶交织器、 均匀交织器等。
2
无线传播特性
干扰
发送信号
接收信号
抖动
0 2 3
发送信号
+
接收信号
时延
衰落
0dB
-25dB
0
发送信号
+
接收信号
发送信号
接收信号
此外还有因传播频率的扩散而引起的多普勒效应等
3
发射信号
多径效应
强 度
接收信号
0
时间 4
一个UE就 能阻塞整 个小区
远近效应
信号被离基站近 的UE的信号“淹 没”，无法通信
CDMA
Power
7
扩频技术
扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。 其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)
Slow Information
Sent
Fast Spreading Sequence
Wideband Signal
TX
RX
010010
-1
Chip
Spreading code = 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1
( SF = 8 )
Spreading
1 -1
1
Spread signal
-1
= Data × code
Spreading code
Data = Spread signal × code
Despreading
举例：
输入数据 A = (x1 x2 x3 x4 x5 … x25)
x1 x6 x11 x16 x21 x2 x7 … x22 x3 x8 … x23 x4 x9 … x24 x5 x10 … x25
输出数据 A’= (x1 x6 x11 x16… x25)
缺点： 带来了附加的额外延时 在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。
无纠错编码： BER<10-1 ~ 10-2 卷积编码： BER<10-3 Turbo 码： BER<10-6
不能满足通信需要 满足语音通信需要 满足数据通信需要
15
信道编码的原理
信道编码
信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错 能力
目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3） 使用编码增加了无效负荷和传输时间 适合纠正非连续的少量错误
无线通信基础知识点
1
无线传播特性
电磁传播－直射、反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分
路径损耗：幅度衰减较大 大尺度变化：伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分
（慢衰落） 小尺度衰落：衰减幅度较小的快变化成分（快衰落）
快衰落包络分布的描述方法
瑞利分布：非视距传播 莱斯分布：视距传播
符号速率 × SF = 3.84Mcps
WCDMA中，上行信道码的SF为：4~256 下行信道码的SF为：4~512
OVSF:正交可变扩频因子
11
WCDMA的解扩
解扩的方法
输入信号 本地PN码
Ts (*)dt
0
积分
解扩输出 在T=Ts时刻判决
12
直接扩频与解扩示意图
Symbol
Data =
1
直接扩频（DS－SS）
通过将伪噪声序列与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据， 其伪噪声序列由伪噪声生成器产生
误码率受限于多址干扰和远近效应的影响 用功率控制来克服远近效应，受限于功率检测的精度 WCDMA采用的是直接扩频方式
10
WCDMA系统的扩频
数据 比特
扩频后 码片
OVSF码
扰码
Input
DDDDDDDD
Rate 1/3 convolutional coder
Output 0 G0 = 557 (octal)
Output 1 G1 = 663 (octal)
Output 2 G2 = 711 (octal)
17
纠错编码技术—— Turbo码
在WCDMA系统中主要用于数据业务信道，编码速率 为1/3，分组长度最大到5114比特，可以实现大分组，
1
-1
1 -1
13
扩频与解扩
扩频定义与处理增益 PG=Wc/R
Wc是码片速率 R是信息速率
用dB表示为PG=10log10(Wc/R) 接收端进行相关解扩即可恢复原始信号 扩展倍数越多，处理增益越高，抗干扰能力越强
14
信道编码的目的
编码目的：
在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信 号误差，同时提高数据传输速率。
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国
床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国
床？前前明明月月光光 春春眠眠？不觉觉晓晓 白白发发三三？千丈？ 红红豆豆生生南？国国
16
WCDMA的信道编码
——卷积码
在WCDMA系统中主要用于话音信道和控制信道， 编码速率为1/2和1/3。
时延长的业务传送。
xk
xk
ut
1st constituent encoder
zk
D
D
D
Input
Turbo code internal interleaver
Output
x’k
2nd constituent encoder
D
D
D
Output
z’k
x’k
18
WCDMA的信道编码
——Turbo码
输入 交织器
卷积编码器1 卷积编码器2
复 输出 用
Turbo编码结构基于两个或多个弱差错控制码组合，信息比特在 两个编码交织器之间交织，产生两个相同的信息流，然后这些 信息流复用并有可能打孔。
解码时需要进行循环叠代计算。
19
交织技术
交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。 作用：减小信道快衰落带来的影响。
Power f
5
几个概念
多址 扩频 编码 交织 分集
6
多址接入
频分多址技术 业务信道在不同频段分配给不同
的用户。如TACS、AMPS。
FDMA
Power
时分多址技术 业务信道在不同的时间分配给不
同的用户。如GSM、DAMPS。
TDMA
Power
码分多址技术 所有用户在同一时间、同一频段
Fast Spreading Sequence
Slow Information Recovered
8
扩频通信示意图
S（f）
信号
S（f）
f0
f
扩频前的信号频谱
信号
f0
f
扩频后的信号频谱
S（f）
信号
干扰噪声
S（f）
信号
干扰噪声
f0
f
解扩频前的信号频谱
f0
f
解扩频后的信号频谱
信号
脉冲干扰
白噪声
9
扩频的方式
20
交织技术
交织器根据采用的技术不同，又可分为多种，如分组交织器、 随机交织器、循环移位交织器、半随机交织器、奇偶交织器、 均匀交织器等。
2
无线传播特性
干扰
发送信号
接收信号
抖动
0 2 3
发送信号
+
接收信号
时延
衰落
0dB
-25dB
0
发送信号
+
接收信号
发送信号
接收信号
此外还有因传播频率的扩散而引起的多普勒效应等
3
发射信号
多径效应
强 度
接收信号
0
时间 4
一个UE就 能阻塞整 个小区
远近效应
信号被离基站近 的UE的信号“淹 没”，无法通信