LX移动通信-第三章-移动通信中信源编码和调制解调技术学生版

2016年_4_1LX移动通信_第三章_移动通信中信源编码和调制解调技术学生版第一页，共45页。主要内容3.1概述3.2信源编码（了解）

3.3最小频移键控

（略）

3.4高斯最小频移键控（略）3.5QPSK调制/3.6高阶调制3.7正交频分复用第二页，共45页。3.1概述(1/3)无线通信系统的基本组成框图模拟源离散源模拟波形信息序列信源近似还原信息序列重构数字基带第三页，共45页。3.1概述(2/3)LTE系统PUSCH物理层处理流程第四页，共45页。3.1概述(3/3)信源编码的目的：压缩信源产生的冗余信息降低开销，提高传输链路的有效性调制的目的：使信号更符合信道传输特征第五页，共45页。主要内容3.1概述3.2信源编码

3.3最小频移键控

3.4高斯最小频移键控3.5QPSK调制/3.6高阶调制3.7正交频分复用第六页，共45页。速率(kbit/s)话音质量波形编码混合编码参量编码语音编码类型(了解)

波形编码将时间域信号直接变换成数字代码，目的是尽可能精确再现原始语音波形质量高，效率低参量编码将信源信号在频域或其它正交变换域提取特征参量，并转换成数字代码进行传输质量中，效率高混合编码将波形编码和参量编码结合起来混合编码是优选方向第七页，共45页。3.2信源编码(了解)移动通信中的信源编码举例标准信源编码技术英文全称信源编码技术中文名称GSMRPE-LTP(Regular-PulseExcitationwithLong-TermPrediction)规则脉冲激励长时预测编码（语音压缩编码）IS-95CELP(Code-Excitedlinearpredictivecod)码激励线性预测编码（语音压缩编码）WCDMAAMR(AdaptiveMultiRate)自适应多速率编码（语音压缩编码）CDMA2000SMV（SelectedModeVocoder）可选模式语音声码器（语音压缩编码）3GH.264视频信源编码第八页，共45页。主要内容3.1概述3.2信源编码3.3最小频移键控3.4高斯最小频移键控3.5QPSK调制/3.6高阶调制3.7正交频分复用第九页，共45页。3.5QPSK调制/3.6高阶调制

PSK(PhaseShiftKeying)调制以基带数据信号来调制载波的相位BPSK(BinaryPhaseShiftKeying)调制若输入信号为经映射的比特流{an}，an=±1，则BPSK信号可记为第十页，共45页。

QPSK假设输入二进制序列为{an}，an=±1，经串并转换后两支路信号分别记为Ik,Qk,则QPSK信号可记为

双极性(Qk,Ik)(格雷编码)+1,+1π/4-1,13π/4-1,-1-3π/4+1,-1-π/4第十一页，共45页。

QPSK相位转移图双极性(Q,I)+1,+1π/4-1,13π/4-1,-1-3π/4+1,-1-π/4第十二页，共45页。QPSK的包络特性相位突变会在成型滤波后引起包络起伏大。设法减少相位跳变幅度，以减少信号包络的波动OQPSKQPSK在成形滤波前后的包络变化理想的QPSK成形滤波后的QPSK相位突变第十三页，共45页。3.5QPSK调制/3.6高阶调制

OQPSKOQPSK的调制方法与QPSK类似在一条正交支路上引入了一个比特的延时，以使得两支路的数据不会同时发生变化降低最大相位跳变，相位变化被限制到了±90o第十四页，共45页。OQPSK相位转移图输入数据：1,1,-1,-1,-1,1……求相位转移图11-11-1-11-1a0a1a2a3a4a5a0a1a2a3a4a5避免了相位突变π最大相位变化π/2双极性(Q,I)ψk+1,+1π/4-1,13π/4-1,-1-3π/4+1,-1-π/4格雷映射第十五页，共45页。

/4DQPSKIk=cosθk

，Qk=sinθk

，其中θk=θk-1+ψ

k例4.1，设θ0=0，输入-1-1,1-1,

1-1,-11,求相位转移图双极性(SI,SQ)ψk+1,+1π/4-1,13π/4-1,-1-3π/4+1,-1-π/4Ik-π/2××+Qk输出输入串/并变换SISQ最大相位变化3π/4第十六页，共45页。3.5QPSK调制/3.6高阶调制QPSK、OQPSK、π/4DQPSK比较：星座图QPSK相位转换通过0点，最大相位变化为1800OQPSK相位转换不通过0点，最大相位变化为900π/4DQPSK相位变化均不过0点，最大相位变化为1350(a)QPSK(b)OQPSK(c)/4QPSK第十七页，共45页。3.5QPSK调制/3.6高阶调制相干解调/非相干解调相干解调非相干解调第十八页，共45页。以

/4DQPSK为例，相干解调单径信道接收信号

本地相干载波

求解如果提取原始信息同频同相第十九页，共45页。以

/4DQPSK为例，非相干解调单径信道接收信号不需要本地相干载波

求解如果

如果θk=θk-1+ψ

k

，发端采用差分编码

可以由相位信息提取出原始信息第二十页，共45页。3.5QPSK调制/3.6高阶调制为什么需要采用高阶调制？有限带宽下实现高速数据传输，提高频谱效率多进制调制中，每若干个(比如k个)比特构成一个符号高阶调制阶数越高，性能越差第二十一页，共45页。3.5QPSK调制/3.6高阶调制调制技术的性能评估：功率效率：在接收机输入端特定的误码概率下，要求的每比特信号能量和噪声功率谱密度的比值。带宽效率(频带利用率)：每赫兹可用带宽可以传输的信息速率（bit/s/Hz)

其中，R是每秒数据率，单位比特，B是已调RF信号占用的带宽。第二十二页，共45页。3.5QPSK调制/3.6高阶调制调制方式的选择需要在带宽效率和功率效率之间折衷

对于MPSK,MQAM，极限情况下第二十三页，共45页。调制技术分类：按相位连续性分：相位不连续调制和相位连续调制按信号恒定性分：恒包络调制和非恒包络调制典型蜂窝移动通信系统所采取的调制方法标准服务类型调制技术信道带宽GSM蜂窝GMSK200kHzIS-54蜂窝/4-DQPSK1.25MHzIS-95蜂窝QPSK/OQPSK1.25MHz3.5QPSK调制/3.6高阶调制第二十四页，共45页。主要内容3.1概述3.2信源编码3.3最小频移键控3.4高斯最小频移键控3.5QPSK调制/3.6高阶调制3.7正交频分复用第二十五页，共45页。单载波传输系统

一个用户的数据只采用一个载波信号来进行传输，其简单结构如图所示

g(t)为匹配滤波器一次衰落或干扰可导致整个链路失效3.7正交频分复用第二十六页，共45页。3.7正交频分复用

多径时延的长短会限制单载波的传输速率发送信号多径时延小接收信号多径时延大接收信号TS>>

στ平坦衰落信道ISI较大ISI较小第二十七页，共45页。OFDM（正交频分复用，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）

一种无线环境下的高速传输技术

1.连续多载波系统

2.正交子载波的引入

3.循环前缀的引入

4.OFDM的DFT实现3.7正交频分复用第二十八页，共45页。1，早期连续多载波系统原理图如下第二十九页，共45页。3.7正交频分复用

并行多载波的优势串并变化将高速信号变为多路的低速信号，抗频率选择性衰落第三十页，共45页。3.7正交频分复用问题复杂度高，与多载波路数成正比要求各路子载波的中心频率之间的间隔有相当的间距对各子载波的滤波器有较高的要求第三十一页，共45页。2，相互正交的子载波的定义构造正交子载波组{f0f1…...fN-1}假设f0为0，当为一组相互正交的子载波组第三十二页，共45页。3.7正交频分复用时域虚部波形第三十三页，共45页。3.7正交频分复用

正交性的作用：提高信道的利用率第三十四页，共45页。正交性的作用：保证收端可以无混淆地分离各路信号发送信号为第三十五页，共45页。接收端子载波m由子载波的正交性第三十六页，共45页。3.7正交频分复用

3，引入循环前缀可以有效克服符号间干扰，并抵抗频率选择性衰落举例，N=64………….56……….630156………63第三十七页，共45页。CP的作用：抗ISI降低系统对精确定时的要求。………….56……….630156………63………….56……….630156………63………….56……….630156………63………….56……….630156………63………….56……….630156………63………….56……….630156………63第三十八页，共45页。4,可以利用FFT/IFFT的快速算法实现连续信号用进行采样第三十九页，共45页。OFDM优点高速数据流通过串并变换形成低速数据流，添加循环前缀对抗ISI，简化均衡子载波正交，频谱利用率较高可利用快速傅里叶算法实现调制解调支持非对称业务，通过使用不同数量的子信道实现上下行的非对称传输动态子信道分配及比特分配3.7正交频分复用

第四十页，共45页。OFDM缺点易受频偏影响：OFDM系统对正交性要求严格，频偏使得正交性遭到破坏存在较高的峰值平均功率比：多个子信道相位叠加，相位一致时