教学课件-《移动通信原理与技术》余晓玫

移动通信原理与技术

本课程是为通信工程系本科大四学生开设的专业必修课，亦可作为选修课程。主要讲授移动通信系统的基本概念，基本理论，基本技术及几代移动通信的典型系统及应用。内容以当前广泛应用的移动通信新技术和移动通信系统为背景，力求能反映近年来国内外移动通信的发展状况。通过本课程的学习了解移动通信的发展进程掌握移动通信电波传输特性及损耗模型编码和调制技术抗信道衰落技术组网技术2G移动通信系统3G移动通信系统LTE移动通信系统5G移动通信展望第1章移动通信概述移动通信的概念及特点1.1移动通信发展概况1.2移动通信的分类及工作方式1.3

移动通信采用的基本技术1.4移动通信的典型应用系统1.51.1移动通信的概念及特点

1.1.1移动通信的概念·移动通信就是通信双方至少有一方是在运动中（或临时静止状态）实现通信的通信方式，包括海、陆、空移动通信。采用的频段遍及低频、中频、高频、甚高频和特高频。·

例如，固定体与移动体之间或移动体与移动体之间的信息交换，都属于移动通信。

移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、飞机、收音机等在移动状态中的物体。固定体包括固定无线电台、有线用户等。

1.1.2移动通信的特点1.移动性移动用户可以自由活动，其位置不受束缚。移动通信必须是无线通信，或无线通信与有线通信的结合。

2.电波传播条件复杂存在多径干扰、信号传播延迟和展宽等。

3.噪声和干扰严重外部干扰+自身干扰采取有效的抗干扰措施。4.

系统和网络结构复杂5.要求频带利用率高、移动设备性能好1.2移动通信发展概况1897年，马可尼在陆地和一艘拖船上完成莫尔斯电码无线通信实验，标志无线电通信的开始，开创了海上通信业。1912年泰坦尼克号底的沉没突出了无线电通信在航海中的重要性，使海上无线通信得到广泛应用。美国马克尼博物馆：1905年，费森堡首次进行无线电传输话音及音乐的实验。·

第一阶段从20世纪20年代至40年代。

在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，特点是专用系统的应用，工作频率较低。

1.2.1移动通信的发展历史·

第二阶段从20世纪40年代中期至60年代初期。

在此期间内，出现了公用移动通信业务。

这一阶段的特点是移动通信从专用网向公用网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。1.2移动通信发展概况1.2移动通信发展概况·

第三阶段从20世纪60年代中期至70年代中期。

在此期间，美国推出了改进型移动电话系统（IMTS），采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，实现了自动选频与自动接续。·

第四阶段从20世纪70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1.2移动通信发展概况·

1978年底，美国贝尔试验室提出了蜂窝网的概念，成功研制了世界上首个蜂窝移动通信网，这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展，形成了所谓的第一代移动通信系统。

第一代移动通信特点：模拟（蜂窝）仅限语音通信仅为宏小区主要用于户外覆盖无法长途漫游保密性差、通话质量差主要接入技术：FDMA以企业用户为中心主要代表：AMPS(美国先进移动电话系统）、TACS(欧洲全接入通信系统)·

第五阶段从20世纪80年代中期开始。

模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问题。

解决这些问题的方法是开发新一代数字蜂窝移动通信系统，即第二代移动通信系统。1.2移动通信发展概况第二代移动通信特点数字（双模、双频）语音和数据通信宏/微小区户内/户外覆盖保密性好、容量大主要接入技术：TDMA数据速率：9.6k~32Kbps主要标准：GSM(欧洲)，IS-95(Qualcom)·

第六阶段从20世纪90年代中期至21世纪初，伴随着对第三代移动通信的大量谈论，以及2.5G产品GPRS系统的过渡，3G(3G技术名为IMT-2000)走上了通信舞台的前沿。

IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication2000）的名称为第三代移动通信系统制定了总目标：

工作在2000MHz频段最高业务速率可达2000kb/s1.2移动通信发展概况

第三代移动通信系统3大标准体制WCDMA(欧洲、日本)cdma2000(北美)TD-SCDMA(中国)第三代移动通信特点频谱利用率高服务质量好高速传输支持多媒体业务室内环境至少2Mbps步行环境至少384kbps车速环境至少144kbps传输速率按需分配支持上、下行链路的不对称需求易于从第二代系统过渡支持全球无缝漫游3G的发展可分为两个阶段：第一阶段：语音传输以“电路交换”为基础的网络上运行；数据传输以“IP分组交换”为核心的网络上运行。第二阶段：下一代网络阶段，完成基本“IP分组交换”，“电路交换”完全淘汰。

1.2.2我国移动通信的发展

我国开始发展移动通信电话业务始于1981年，当时采用的是早期150MHz系统，8个信道，能容纳的用户数只有20个。随后相继发展的有450MHz系统，如重庆市电信局首期建设的诺瓦特系统、河南省交通厅建成的MAT-A系统等。1987年，我国在上海首次开通了TACS制式的900MHz模拟蜂窝移动电话系统。1994年9月，广东省首先建成了GSM数字移动通信网，初期容量为5万户，于同年10月试运行。

1996年，我国研制出自己的数字蜂窝系统全套样机，完成了接入公众网的运行试验，并逐步实现了产业化开发。1996年12月，广州建起我国第一个CDMA试验网。

1997年10月，广州、上海、西安、北京4个城市通过了CDMA试验网漫游测试，同年11月，北京试验点向社会开放。

2005年6月，我国完成了WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大系统的网络测试，为商用化做好了准备。2009年1月，工业与信息化部正式向中国移动、中国联通和中国电信三大运营商发放3G牌照，标志着中国正式进入3G时代。

我国主导的TD-SCDMA成为三个国际主流3G标准之一，2012年我国主导的TD-LTE-Advanced技术成为国际上二个4G主流标准之一，我国实现了移动通信技术从追赶到引领的跨越发展，已经成为世界上移动通信领域有重要话语权的国家。以华为、中兴等为代表的我国的移动通信企业，已经形成了移动通信设备和系统的产业链，产品在全球的市场份额已位居世界最前列，我国移动通信产业已经具有较强的国际竞争力。2013年12月，工信部向中国移动、中国电信、中国联通颁发TD-LTE的4G牌照，2015年2月，工信部正式向中国电信和中国联通发放FDD制式的4G牌照，至此，移动互联网的网速在我国达到了一个全新的高度，国内三家运营商大规模开展4G业务。如今在我国，2G、3G和4G移动通信技术共同存在，4G通信技术也出现逐渐将3G和2G技术取代，成为人们应用的主要通信技术。中国移动已成为全球4G网络规模和用户最大的电信运营商。

移动通信行业在全球达到第一个10亿用户经过了20年，而达到第二个10亿用户仅仅经历了3年时间。而从2005年底到2006年底短短一年的时间，全球新增移动用户数量就高达5亿。固定电话用户数持续呈逐年下降的趋势，2009年7月，全球固定用户数仅占移动电话用户数的1/4。

目前，全球手机用户已超60亿，移动互联网流量已达互联网总流量的10%，移动通信和移动互联网的快速发展，正在对我们的生产和生活方式带来深刻变化。

1.2.3移动通信的发展趋势

近年来虽然3G系统已经在许多国家得到大规模商业应用，但另一方面宽带无线接入技术从固定向移动化发展，形成了与移动通信技术竞争的局面。为应对“宽带接入移动化”的挑战，同时为了满足新型业务需求，2004年底第三代合作伙伴项目（GenerationPartnershipProject，3GPP）组织启动了长期演进（LongTermEvolution，LTE）的标准化工作。

·

LTE致力于进一步改进和增强现有3G技术的性能，以提供更快的分组速率、频谱效率以及更低的延迟。在推动3G系统产业化的同时，世界各国已把研究重点转入后三代/第四代（B3G/4G）移动通信系统。可以称之为移动通信发展的第七阶段。2005年10月，国际电信联盟正式将B3G/4G移动通信技术命名为IMT-Advanced(InternationalMobileTelecommunication-Advanced)。“IMT-Advanced”技术需要实现更高的数据传输速率和更大的系统容量，在低速移动、热点覆盖场景下数据传输速率可达到100~1000Mbit/s，在高速移动情况下数据速率可达到20~100Mbit/s。

4G集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。

当4G正在如火如荼的开展时，5G已经提上了日程。如今，世界上的各个国家正在对5G移动通信系统的应用需求、发展愿景、候选频段等各个方面展开了相关的研讨活动，并决定在2016年左右启动标准化的进程。

5G移动通信系统的发展目标就是和其他的无线移动通信技术进行密切衔接，为互联网的发展带来基础性的业务方面的能力。移动通信的目标：（4W）

Whenever（任何时间）

Wherever（任何地点）

Whoever（任何人）

Whatever（任何种类）1.3移动通信的分类及工作方式

1.3.1移动通信的分类

按使用对象分为民用通信和军用通信。

按使用环境分为陆地通信、海上通信和空中通信。

按多址方式分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等。按覆盖范围分为广域网、城域网、局域网和个域网。

按业务类型分为电话网、数据网和综合业务网等。按工作方式分为单工、双工和半双工。

按服务范围分为专用网和公用网。按信号形式分为模拟网和数字网。

1.3移动通信的分类及工作方式1．单工通信单工通信是指通信双方电台交替地进行收信和发信。单工通信通常用于点到点通信，如图1.1所示。

1.3.2移动通信的工作方式图1.1单工通信示意图

根据收、发频率的异同，单工通信又分为：同频单工：同频单工通信是指通信双方（如图1.1中的电台甲和电台乙）使用相同的频率f1工作，发送时不接收，接收时不发送。

异频单工：异频单工通信方式，收发信机使用两个不同的频率分别进行发送和接收。2．双工通信·双工通信，是指通信双方可同时进行消息传输的工作方式，亦称全双工通信，如图1.2所示。双工通信分为频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。图1.2双工通信示意图3．半双工通信·半双工通信是指移动台采用单工方式，基站采用双工方式的通话方式，如图1.3所示。该方式主要用于解决双工方式耗电大的问题。图1.3半双工通信示意图1.4移动通信采用的基本技术1.4.1调制技术数字移动通信对数字调制技术的主要要求：

①已调信号的频谱窄和带外衰减快；

②易于采用相干或非相干解调；

③抗噪声和抗干扰的能力强；

④适宜在衰落信道中传输。·

数字信号调制的基本类型分为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）3种。·

在实际应用中，两类数字调制方式用得最多，分别为线性调制和恒定包络调制技术。（1）线性调制技术·

主要包括PSK、QPSK、DQPSK、OQPSK、/4-DQPSK和多电平PSK等调制方式。（2）恒定包络（连续相位）调制技术·

主要包括MSK、GMSK、GFSK和TFM等调制方式。

除了以上提到的两种调制技术，另外还有一种获得迅速发展的数字调制技术是振幅和相位联合调制（QAM）技术。1.4.2移动信道电波传播特性的研究·

研究移动信道的传播特性，首先要弄清移动信道的传播规律和各种物理现象的机理以及这些现象对信号传输所产生的不良影响，进而研究消除各种不良影响的对策。·

理论分析方法：通常用射线表示电磁波束的传播，在确定收发天线的高度、位置和周围环境的具体特征后，根据直射、折射、反射、散射、透射等波动现象，用电磁波理论计算电波传播的路径损耗及有关信道参数。·

实测分析方法：在典型的传播环境中进行现场测试，并用计算机对大量实测数据进行统计分析，以建立预测模型（如冲击响应模型），进行传播预测。1.4.3多址方式·

多址方式的基本类型有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。·

实际中也常用到3种基本多址方式混合的多址方式，如FDMA/TDMA、FDMA/CDMA、TDMA/CDMA等。·TDMA系统的通信容量大于FDMA系统，CDMA系统的通信容量又大于TDMA系统。·

在移动通信系统开发研制中，码分多址（CDMA）是最具有竞争力的多址方式。1.4.4抗干扰技术

移动通信系统中采用的抗干扰措施是多种多样的，主要有：利用信道编码进行检错、纠错。分集技术、均衡技术、调制技术。扩频、跳频技术。扇区天线、多波束天线和自适应天线等。干扰抵消和多用户检测器技术。

1.4.5组网技术1．网络结构图1.4数字蜂窝通信系统的网络结构2．网络接口

图1.5GSM系统的接口

数字蜂窝移动通信系统（GSM）的接口如图1.5所示。

数字蜂窝移动通信系统（GSM）的接口协议模型分别如图1.6所示。3．网络的控制与管理图1.6GSM的无线接口协议模型1.5移动通信的典型应用系统·

已经发展成熟的常用移动通信系统包括集群移动通信系统、卫星移动通信系统、无线局域网、蜂窝移动通信系统等。1.集群移动通信系统

集群系统是一种专用高级移动调度系统，由控制中心、基站、调度台、移动台组成。集群通信系统属于专用移动通信网，适用于在各个行业（或几个行业合用）中间进行调度和指挥，对网中的不同用户常常赋予不同的优先等级。集群通信应用方向：公安系统

公安指挥调度水利系统

汛期专用交通系统

运输管理、出租车调度电力系统

数传、指挥系统铁路系统

铁道移动调度、售票网等·

集群通信系统采用半双工通信方式，即基站以双工方式工作，移动台以异频单工方式工作。·

集群系统主要以无线用户为主，即以调度台与移动台之间的通话为主。·

集群移动通信系统采用的基本技术是频率共用技术。2.无线寻呼系统

无线寻呼系统是一种不用语音的单向选择呼叫系统。其接收端是多个可以由用户携带的高灵敏度收信机（称作袖珍铃），俗称“BB机”。它在收信机收到呼叫时，就会自动振铃、显示数码或汉字，向用户传递特定的信息。可看做有线电话网中呼叫振铃功能的无线延伸或扩展。无线寻呼系统可分为：专用系统：由用户交换机、寻呼中心、发射台及呼接收机组成，以采用人工方式的较多。一般在操作台旁有一部有线电话。公用系统：由与公用电话网相连接的无线寻呼控制中心、寻呼发射台及寻呼接收机组成，多采用人工和自动两种方式。

无绳电话最初是应有线电话用户的需求而诞生的，初期主要应用于家庭。这种无绳电话只有一个与有线电话用户线相连接的基站和随身携带的手机，基站与手机之间利用无线电沟通，故而得名“无绳”。图1.7无绳电话系统示意图3.无绳电话通信系统·

在此基础上相继开发了DECT、PHS、PACS等无绳公众通信系统。图1.7无绳电话系统示意图·

成本低廉是无绳电话系统的主要优点。

以上提到的PAS系统俗称为“小灵通系统”。它是在日本PHS基础上改进的一种无线市话系统。图1.7无绳电话系统示意图4.卫星移动通信系统卫星通信系统覆盖广、通信距离远、不受地理环境限制、话音质量优，但手机笨重，手机价格与通话费用高，传输速率低。同步轨道卫星系统离地太远（35680km），信号衰减大，传输时延长，不利于进行全球个人移动通信。中低轨道非同步卫星系统中轨：10000km上下；低轨：500~1500km，如铱系统、全球星系统等。·无线局域网(WirelessLocalAreaNetworks；WLAN)利用无线技术在空中传输数据、话音和视频信号。作为传统布线网络的一种替代方案或延伸，无线局域网把个人从办公桌边解放了出来，使他们可以随时随地获取信息，提高了员工的办公效率。

WLAN是无线通信的一个重要领域，它支持小范围、低速的游牧移动通信。5.无线局域网目前WLAN常直接称为Wi-Fi（WirelessFidelity）网络，Wi-Fi是WLAN的众标准之一，俗称无线宽带，它是一种可以将个人电脑、手持设备（手机、平板电脑）等以无线方式相互连接的技术。用户只需要打开Wi-Fi，就可以方便地进行网页浏览、语音聊天、网络视频，观看网络电视节目等。6.蜂窝移动通信系统

蜂窝系统也叫“小区制”系统。是将所有要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在1~10km左右。在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。小区的大小可根据容量和应用环境决定。·蜂窝式公用陆地移动通信系统适用于全自动拨号、全双工工作、大容量公用移动陆地网组网，可与公用电话网中任何一级交换中心相连接，实现移动用户与本地电话网用户、长途电话网用户及国际电话网用户的通话接续。

蜂窝式公用陆地移动通信系统系统具有越区切换、自动或人工漫游、计费及业务量统计等功能。思考1.移动通信的传输方式有哪两种？用于无线电寻呼系统的是哪一种？2.移动通信有哪三种工作方式？公共移动通信系统和个别小型专用系统分别采用的什么工作方式？第2章移动通信电波传播及损耗模型无线电波传播的基本特性

2.1移动无线信道的多径传播特性2.2描述多径衰落信道的主要参数

2.3电波传播损耗预测模型2.5阴影衰落2.42.1无线电波传播的基本特性

移动通信信道的基本特点有3个：（1）带宽有限，它取决于使用的频率资源和信道的传播特性；（2）干扰和噪声影响大，这主要是移动通信工作的电磁环境所决定的；（3）存在着多径衰落。·

移动信道的衰落特性取决于无线电波的传播环境。·移动信道复杂、恶劣的传播条件这一特征是由在运动中进行无线通信这一方式本身所决定的。

2.1.1概况·

对移动信道进行研究的基本方法有3种。（1）理论分析：缺陷是数学模型往往过于简化导致应用范围受限。（2）现场电波传播实测：缺陷是费时费力且往往只针对某个特定传播环境。（3）移动信道的计算机模拟：能灵活快速地模拟出各种移动通信信道，应用广泛。·

移动环境中电波传播特性研究的结果往往用两种方式给出。

方式一：对移动环境中电波传播特性给出某种统计描述。

方式二：建立电波传播模型：如图表、近似计算公式或计算机仿真模型等。无线电波传播特性波段波长频率主要用途长波10km～1km30kHz～300kHz—中波1km～100m300kHz～3MHz调幅无线电广播短波100m～10m3MHz～30MHz微波米波（VHF）10m～1m30MHz～300MHz调频无线电广播分米波（UHF）1m～0.1m300MHz～3GHz电视、雷达、导航、移动通信厘米波10cm～1cm3GHz～30GHz毫米波10mm～1mm30GHz～300GHz2.1.2无线电波的传播方式·

无线电波从发射天线发出，可以沿着不同的途径和方式到达接收天线，这与电波频率和极化方式有关。f>30MHz时，主要传播方式有以下三种：直射波地面反射波地表面波图2.1电波传播的主要方式在VHF(米波)、UHF(分米波)移动信道中，电波在移动通信信道中传播时遇到各种障碍物时会发生反射、折射和散射等现象。因此，通过不同路径到达接收机的电波信号会产生衰落现象。直射波传播按自由空间传播来考虑。自由空间传播指的是天线周围为无限大真空时的电波传播，是无线电波的理想传播模式。在自由空间传播时，电波的能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。2.1.3直射波传播如果地面上空的大气层是各向同性的均匀媒质，其相对介电常数ε和相对导磁率μ都等于1，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强也可以忽略不计，则电波可视作在自由空间传播。

虽然电波在自由空间里传播不受阻挡，不产生反射、折射、绕射、散射和吸收，但当电波经过一段路径传播之后，能量仍有衰减，这是由辐射能量的扩散而引起的。·

设该球面上电波的功率密度为S，发射天线的增益为qr，则有（2.1）（2.2）·

在球面处的接收天线接收到的功率为Ar为接收天线的有效接收面积，即投射到上的电磁波功率全部被接收机负载所吸收。图2.2自由空间的传输损耗

可以推出，无方向性接收天线的有效接收面积为

（2.3）

由式（2.1）、式（2.2）和式（2.3）可得接收功率为

（2.4）·

发送功率Pt与接收功率Pr之比定义为传输损耗，或称系统损耗。·

经推导可得出传输损耗Ls的表达式为

（2.5a）Gt和Gr为发射和接收天线增益（dB）·

损耗常用分贝表示。·

式（2.5a）也可表示成

（2.5b）d的单位是Km，频率f的单位是MHz自由空间路径损耗或自由空间基本传输损耗可以表示为

（2.6b）·Lbs单位：dB(分贝)。表示自由空间中两个理想点源天线（增益系数G=1的天线）之间的传输损耗。·自由空间是不吸收电磁能量的理想介质。式(2.5a)和(2.5b)也可以表示为

(2.6a)2.1.4反射波传播当电波在传播中遇到两种不同介质的光滑面时，如果界面尺寸比电波波长大得多时会产生镜面反射如图2.3所示。图2.3反射波与直射波通常，在考虑地面对电波的反射时，按平面波处理，即电波在反射点的反射角等于入射角。不同界面的反射特性用反射系数R表示。它可以用以下公式表示：

(2.7)反射波与直射波的路径差为

(2.8)式中，d=d1+d2。通常ht+hr<<d,，故(2.9)反射路径与直射路径的相位差

(2.10)2π/λ称为传播相移常数。·

当传播路径远大于天线高度时，并假设一定的简化条件，则接收天线R处的总场强为 （2.11）E0是自由空间单径传播的场强。

在实际移动信道中，电波在低层大气中传播。由于低层大气不是均匀介质，它的温度、湿度、气压均随着时间和空间而变化，因此会产生折射和吸引现象，从而直接影响视线传播的极限距离。2.1.5大气中的电波传播·

在不考虑传导电流和介质磁化的情况下，可以推出介质的折射率n与相对介电常数r的关系为 （2.12）·

大气折射率n通常很接近于1。

大气的相对介电常数与温度、湿度和气压有关。大气高度不同，εr不同。·当一束电波通过折射率n随高度变化的大气层时，由于不同高度上的电波传播速度不同，从而使电波射束发生弯曲，弯曲的方向和程度取决于dn/dh（大气折射率的垂直梯度）。

这种由大气折射率引起电波传播方向发生弯曲的现象，称为大气对电波的折射。·

在实际传输中，大气最典型的折射出现在电波的水平传播中。在工程上，大气折射对电波传播的影响通常用地球等效半径来表征，即认为电波依然按直线方向行进，只是地球的实际半径R0(6.37×106m)变成了等效半径Re。等效地球半径：电波在以等效地球半径Re为半径的球面上空沿直线传播与电波在实际地球上空沿曲线传播等效。等效地球半径示意图·

定义K为等效地球半径系数，即

（2.14）·

则等效地球半径与实际地球半径的关系为

在标准大气折射情况下，等效地球半径系数k=4/3，等效地球半径Re=8500km。电波传播在大气中折射分为3种类型：（1）无折射：dn/dh=0,K=1,Re=R0。此情况下，大气是均匀的，电波沿直线传播。如图2.4①所示

（2）负折射：dn/dh＞0,K＜1,Re＜R0。此情况下，大气折射率随高度的增加而增大，电波传播向上弯曲。如图2.4②所示。

（3）正折射：dn/dh＜0,K＞1,Re＞R0。此情况下，大气折射率随高度的增加而减小，电波传播向下弯曲。如图2.4③④所示。

图2.4大气折射的几种情况由前面的分类可知，大气折射有利于超视距的传播，但在视线距离内，由折射现象所产生的折射波会同直射波同时存在，从而产生多径衰落。视线传播的极限距离可由图2.5计算。图2.5视距传播的极限距离假设天线的高度为ht和hr，两副天线顶点的连线AB与地面相切于C点，Re为等效地球半径。由于Re远大于天线高度，可以证明，自发射天线顶点A到切点C的距离为

(2.15)同理，由切点C到接收天线顶点B的距离为

(2.16)·在标准大气折射的情况下，Re=8500km，故上式可写为

（2.18）则视距传播的极限距离为d可以表示为(2.17)2.1.6障碍物的影响及绕射损耗

在实际移动信道中，电波的直射路径上存在各种障碍物，由障碍物引起的附加传播损耗称为绕射损耗。·

设发射天线为T，是一个点源天线；接收天线为R。·

发射电波沿球面传播。TR连线交球面于A0点。·

根据惠更斯-菲涅耳原理，对于处于远区场的R点来说，波阵面上的每个点都可视为二次波源。1．电波传播的菲涅耳区图2.6菲涅耳区的概念（a）图2.6菲涅耳区的概念（a）·

在球面上选择A1点，使得

（2.19）·

则有一部分能量是沿着TA1R传送的。·

这条路径与直线路径TR的路径差为

（2.20）·

所引起的相位差为

（2.21）·

也就是说，沿这两条路径到达接收点R的射线之间的相位差为。·

同样，可以在球面上选择点A2，A3，…，An，使得

（2.22）这些点在球面上可以构成一系列圆，并将球面分成许多环形带Nn，如图2.6（b）所示。图2.6菲涅耳区的概念（b）当电波传播的波阵面的半径变化时，具有相同相位特性的环形带构成的空间区域就是菲涅耳区。

第I菲涅耳区：n=1时构成的菲涅耳区。理论分析表明：通过第I菲涅耳区到达接收天线R的电磁波能量约占R点接收到的总能量的1/2。如果在这个区域内有障碍物存在，将会对电波传播产生较大的影响。2．电波传播的绕射损耗

为了衡量障碍物对传播通路的影响程度，定义了菲涅尔余隙的概念。设障碍物与发射点和接收点的相对位置如图2.7所示。

负余隙正余隙如图2.7所示，障碍物的顶点P到发射端与接收端的连线TR的距离x称为菲涅耳余隙。2.7障碍物与余隙图中，纵坐标为绕射损耗（即相对于自由空间传播损耗的分贝数），横坐标为x/x1。x为菲涅尔余隙；x1称为第一菲涅尔区在P点横截面的半径，由下列关系式可求得：（2.23）图2.8绕射损耗与余隙的关系结论：

（1）当x/x1＞0.5时，绕射损耗约为0dB，障碍物对直射波传播基本上没有影响。因此，在选择天线高度时，根据地形应尽可能使服务区内各处的菲涅尔余隙x＞0.5x1。图2.8绕射损耗与余隙的关系（2）当x＜0时，直射波低于障碍物的顶点，衰减急剧增加；（3）当x=0，即TR射线从障碍物顶点擦过时，附加损耗为6dB。图2.8绕射损耗与余隙的关系例2.1电波传播路径如图所示，设菲涅尔余隙x=-82m,d1=5km,d2=10km,工作频率为150MHz。试求出电波传播损耗。例2.1电波传播路径如图所示，设菲涅尔余隙x=-82m,d1=5km,d2=10km,工作频率为150MHz。试求出电波传播损耗。解：自由空间传播的损耗Lbs为［Lbs］=32.45+20lg150+20lg(5+10)=99.5dB第一菲涅尔区半径x1为

式中，λ=c/f,c为光速，f为频率。

解：所以，x/x1≈-1查绕射损耗与余隙关系表，得绕射损耗为16.5dB因此，电波传播的损耗L为［L］=［Lbs］+16.5=116.0dB2.1.1移动信道的时变特性·

移动信道是一种时变信道。·

无线电信号通过移动信道时会遭受来自不同途径的衰减损害。2.2移动无线信道的多径传播特性·

按收信号功率可表示为·

式（2.21）是信道对传输信号作用的一般表示式。式中，表示移动台与基站的距离。(2.24)·这些作用有3类。（1）传播损耗，又称为路径损耗。其值用表示。其中n为路径衰减因子，自由空间传播时n=2，一般情况下n=3~5。（2）阴影衰落，用表示。

（3）多径衰落，用表示。

图2.10陆地移动传播在数十米波长范围内，接收信号场强的瞬时值呈现快速变化的特征，这就是多径衰落引起的，称为快衰落或短区间衰落。在数百米波长范围内，信号的短区间中心值也出现缓慢变动的特征，这就是阴影衰落。在数百米或数千米的区间内，长区间中心值随距离基站位置的变化而变化，服从规律。这就是传播损耗。

·

陆地移动信道的主要特征是多径传播。在移动通信中，移动台往往受到各种障碍物(建筑物、树木、植被以及起伏的地形)和其它移动体的影响，会引起电波的反射，如图2.11所示。2.2.2移动环境的多径传播图2.11多径传播示意图电波的反射导致移动台的接收信号是来自不同传播路径的信号之和，这种现象称为多径效应。多径效应使得接收信号产生深度且快速的衰落，称为多径衰落。通常在移动通信系统中，基站用固定的高天线，移动台用接近地面的低天线。2.2.3多普勒频移·

当移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变化，称为多普勒效应。·

由多普勒效应引起的附加频移称为多普勒频移，可用下式表示

（2.25）·与入射角度无关，是fD的最大值，称为最大多普勒频移。图2.12入射角

例2.2若载波fc=600MHz，移动台速度v=30km/h,求最大多普勒平移。解：2.3描述多径衰落信道的主要参数当发射端发送一个极窄的脉冲信号至移动台时，由于在多径传播条件下存在着多条长短不一的传播路径，发射信号沿各个路径到达接收天线的时间就不一样，移动台所接收的信号是由多个时延信号构成，产生时延扩展（TimeDelaySpread）,如图2.13所示。图2.13时延扩展示意图当发射端发送一个极窄的脉冲信号至移动台时，由于在多径传播条件下存在着多条长短不一的传播路径，发射信号沿各个路径到达接收天线的时间就不一样，移动台所接收的信号是由多个时延信号构成，产生时延扩展（TimeDelaySpread）,如图2.13所示。2.3.1时延扩展时延扩展可用实测信号的统计平均的方法来定义。利用宽带伪噪声信号所测得的典型时延谱曲线如图2.14所示。图2.14典型的时延谱曲线·

定义P(τ)的一阶矩为平均时延τm，P(τ)的均方根值为时延扩展，即 （2.26）

（2.27）图2.14典型的时延谱曲线2.3.2相关带宽对于移动信道来说，存在一个相关带宽。当信号通过移动通信信道时，会引起多径衰落。根据多径信号中各不同分量的衰落是否相同，可将衰落分为频率选择性衰落和非频率选择性衰落。当信号带宽大于相关带宽时，发生频率选择性衰落；当信号的带宽小于相关带宽时，发生非频率选择性衰落（平坦衰落）。频率选择性衰落是指信号中各分量的衰落状况与频率有关，即传输信道对信号中不同频率分量有不同的随机响应。时延扩展将导致频率选择性衰落，若信号带宽过大，会引起严重失真。非频率选择性衰落是指信号中各分量的衰落状况与频率无关。衰落信号的波形不失真。·

考虑频率分别为f1和f2的两个信号的包络相关性。·

这种相关性可由两信号的相关系数（归一化的相关函数）得出。·

由图2.15可知，当两信号频率间隔增加时，相关系数减小，也就是信号的不一致性增加。图2.15相关系数曲线·将信号包络相关系数等于0.5时所对应的频率间隔定义为相关带宽Bc，即 （2.28）·实际应用中，常用最大时延Tm的倒数来规定相关带宽，即 （2.29）若所传输的信号带宽较宽，以至与Bc可比拟时，则所传输的信号将产生明显的畸变。2.4阴影衰落

·

当电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物、植被（高大的树木）等障碍物的阻挡时，会产生电磁场的阴影。移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时，就构成接收天线处场强中值的变化，从而引起衰落，称为阴影衰落。由于这种衰落变化速率较慢，又称为慢衰落。·

阴影衰落是长期衰落（大尺度衰落），其信号电平起伏是相对缓慢的。它的特点是衰落与无线电传播地形和地物的分布、高度有关。图2.16阴影衰落

·阴影衰落一般表示为电波传播距离r的m次幂与表示阴影损耗的正态对数分量的乘积。移动用户和基站之间的距离为r时，传播路径损耗和阴影衰落可以表示为（2.30）

·当用dB表示时，上式变为（2.31）2.5电波传播损耗预测模型

1.地形特征参数

（1）地形波动高度Δh地形波动高度Δh在平均意义上描述电波传播路径中地形变化的程度。Δh定义为：沿传播方向，距接收地点10km范围内，10%高度线和90%高度线的高度差，如图2.17所示。2.5.1电波传播的地形环境图2.17地形波动高度Δh（2）天线有效高度移动台天线有效高度定义为移动台天线距地面的实际高度。基站天线有效高度hb定义为沿电波传播方向，距基站天线3～15km的范围内平均地面高度以上的天线高度，如图2.18所示。图2.18基站天线有效高度2.地形分类实际地形虽然千差万别，但从电波传播的角度考虑，可分为两大类，即准平坦地形和不规则地形。准平坦地形是指该地区的地形波动高度在20m以内，而且起伏缓慢、地形峰顶与谷底之间的水平距离大于地面波动高度，在以公里计的范围内，其平均地面高度差仍在20m以内。不规则地形是指除准平坦地形之外的其他地形。地形Δh/m地形Δh/m非常平坦地形0~5小山区80~150平坦地形5~10山区150~300准平坦地形10~20陡峭山区300~700小土岗式起伏地形20~40特别陡峭山区>>700丘陵地形40~80实际上，各类地形中的主要特征是地形波动高度Δh。各类地形中Δh的估计值如表2.1所示。表2.1各类地形中Δh的估计值3.传播环境分类

（1）开阔地区（2）郊区（3）中小城市地区

（4）大城市地区2.5.1奥村模型该模型的特点：以大城市地区准平坦地形的场强中值路径损耗作为基准，对于不同的传播环境和地形条件等因素用校正因子加以修正。

该模型的适用范围：载波频率在150~2000MHz；离基站不能太近，有效距离为1~100km;天线高度要在30m以上。·Okumura模型中大城市地区准平坦地形的中值路径损耗（dB）由下式给出 （2.32）

Lbs为自由空间路径损耗（dB）。Am(f,d)为大城市地区当基站天线高度hb=200m、移动台天线高度hm=3m时相对自由空间的中值损耗。又称为基本中值损耗。Hb(hb,d)是基站天线高度增益因子。Hm(hm,f)是移动台天线高度增益因子。图2.16准平坦地形市区相对于自由空间的基本中值损耗图2.17基站天线高度增益因子图2.18移动台天线高度增益因子

例2.3某一移动信道，工作频段为450MHz，基站天线高度为50m，天线增益为6dB，移动台天线高度为3m，天线增益为0dB；在市区工作，传播路径为准平坦地形，通信距离为10km，求传播路径的中值路径损耗。解：自由空间传播损耗

Lfs=

32.45+20lgf+20lgd-10lg(GtGr)=

32.45+20lg450+20lg10-6=

99.5dB因为工作在准平坦地形，由图2.16查得，市区基本中值损耗为

Am(f,d)=Am(450,10)=27dB由图2.17查得，基站天线高度增益因子

Hb(hb,d)=Hb(50,10)=-12dB

由图2.18查得，移动台天线高度增益因子

Hm(hm,f)=Hm(3,450)=0dB所以，传播路径中值损耗为

=99.5+27+12=138.5dB2.5.2Hata模型Hata模型是根据奥村Okumura用图表给出的路径损耗数据归纳出的一个经验公式，该公式适用的频率范围为150~1500MHz。该模型的特点是：以准平坦地形大城市地区的场强中值路径损耗作为基准，对不同的传播环境和地形条件等因素用校正因子加以修正。·

中值路径损耗的经验公式为

（2.33）2．中小城市修正因子（除大城市以外的其它所有城市）

1．大城市修正因子（建筑物平均高度超过15m）α(hm)=8.29[lg(1.54hm)]2-1.1dB150MHz≤f≤300MHz(2.34)α(hm)=3.2[lg(11.75hm)]2-4.97dB400MHz≤f≤1500MHz(2.35)α(hm)=（1.1lgf-0.7）hm－（1.56lgf－0.8）(2.36)欧洲研究委员会COST-231对Hata模型进行了扩展，使它适用于PCS系统，适用频率也达到了2GHz。这种模型考虑到了自由空间损耗、沿传播路径的绕射损耗以及移动台与周围建筑屋顶之间的损耗。

Hata模型的扩展已被用于微小区的实际工程设计。2.5.3Hata模型扩展

Lb=46.3+33.91gf－13.82lghb－α(hm)+（44.9－6.55lghb）lgd+CM

(2.37) (2.32)式中，α(hm)由式(2.29)、式(2.30)和式(2.31)计算，CM由下式给出CM=0dB中等城市和郊区(2.38a)CM=3dB市中心(2.38b)扩展Hata模型的市区路径损耗的计算公式：1.室内办公环境模型这类传播环境的特点是小区小、反射功率低。由于墙壁、地板和各种分隔、阻挡物的阻挡和电波的散射，使路径衰落规律发生了变化，衰落特性在莱斯到瑞利之间变化。同时，还会产生阴影效应。2.5.4IMT-2000模型2.室外到室内徒步环境小区小、反射功率低也是这类环境的特点。基站位于室外，天线高度低，步行用户在街道上或建筑物内时，时延扩展在100~1800ns间变化。3.车载环境这种环境的特点是小区较大，反射功率较高。在丘陵和多山地形环境下，隆起的道路上时延扩展在0.4~12ms间变化。某一移动通信系统，基站天线高度为100m，天线增益Gb=6dB，移动台天线高度为3m，Gm=0dB，市区为中等起伏地，通信距离为10km，工作频率为150MHz，试求：传播路径上的中值损耗；（注：lg150=2.176）思考与练习第3章编码及调制技术信源编码概述

3.1信道编码概述3.2调制技术概述3.3线性调制技术

3.4恒定包络调制技术3.5扩频调制技术3.6信息：是事物行为、状态的表征。“信息交换”过程：将信息脱离源事物而附着于另一种事物的过程。随着通信技术的发展，人们对信息传输的质量要求越来越高，不仅要求快速、高效、可靠地传递信息，还要求信息传递过程中保证信息不被伪造和篡改。3.1信源编码概述·

信息传输的基本模型如图3.1所示。图3.1信息传输的一般模型信源：产生消息和消息序列的来源。信源编码：是对信源输出的信息进行适当的变换和处理，目的是为了提高信息的传输效率。信源编码又称为频带压缩编码或数据压缩编码。信道编码：是为了提高信息的可靠性而对消息进行的变换和处理。信道：指通信系统中传输信息的媒介，信道中存在噪声和干扰。译码：编码的逆过程，将信道输出的编码信号反变换为信息。信宿：接收消息的人或机器。3.1.1语音编码·

语音编码作为一种信源编码，能够将模拟语音信号变成数字信号以便在信道中传输。·

语音编码技术可分为波形编码、参量编码和混合编码等类型·

波形编码将时间域信号直接变换为数字代码，其目的是尽可能精确地再现原始语音波形。·

波形编码的基本原理是在时间轴上对模拟语音按一定的速率抽样，然后将幅度样本分层量化，并用代码表示。·

波形编码技术包括脉冲编码调制（PCM）和增量调制（DM）以及它们的各种改进型。·

参量编码，又称为声源编码，是基于人类语言的发声机理，找出表征语音的特征参量，对特征参量进行编码的一种方法。如线性预测编码(LPC)及其各种改进型。·

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。·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。3.1.2语音编码技术的应用及发展另一类型的波形编码是增量调制（DM），较简单且能抗误码。当速率达到32~40kbit/s时，语音质量较好；当速率在8~16kbit/s时，语音质量较差。速率为24kbit/s的声码器是一种典型的采用参量编码技术的数字语音系统，优点是速率低，主要用于军事保密通信，语音质量仅能达到合成质量，且对背景噪声敏感。·波形编码的改进:自适应差分PCM（AdaptiveDifferentialPCM，ADPCM）、子带编码（Sub-BandCoding，SBC）、自适应变换编码（AdaptiveTransformCoding，ATC）、时域谐波压扩（TimeDomainHarmonicScaling，TDHS）等。参量编码的改进：多脉冲激励线性预测编码（Multi-PulseExcitedLPC，MPE-LPC）、规则脉冲激励线性预测编码（RegularPulseExcitedLPC，RPE-LPC）等。移动通信对语音编码技术的要求如下：速率较低，纯编码速率应低于16kbit/s；在强噪声环境中，算法应具有较好的抗误码性能，以保持较高的语音质量；在一定编码速率下语音质量应尽可能高；编解码时延应较短，控制在几十毫秒之内。3.1.3脉冲编码调制（PCM）·PCM是一种典型的波形编码技术，是最早提出的语音编码方法，至今仍被广泛采用，尤其在有线通信网中。PCM的优点是技术简单、无时延，对语音信号和其他类型信号都能可靠地编码传输。图3.2PCM原理框图抽样:对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。量化:把经过抽样得到的瞬时值的幅度离散化，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。·

一般语音信号的带宽为300～3

400Hz，编码时通常采用的抽样速率为，如果采用8比特量化，则单路语音编码的比特速率为64kbit/s。编码：用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。线性预测编码（linearpredictivecoding,LPC）方法是一种参数编码方式。参数编码的基础是人类语音的生成模型，通过这个模型，提取语音的特征参数，然后对特征参数进行编码传输。3.1.4线性预测编码（LPC）在线性预测编码中，将语音激励信号简单地划分为浊音信号和清音信号。浊音信号可以用准周期脉冲序列激励信号来表示，清音信号可以用白色随机噪声激励信号来表示。发送端：原始话音信号送入A／D变换器，以8kHz速率抽样变成数字化语音信号。以180个抽样样值为一帧，以一帧为处理单元逐帧完成每一帧的线性预测系数分析，并作相应的清／浊音（u/v）处理、基音Tp提取，再对这些参量进行量化、编码并送入信道传送。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音信号的参量，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。图3.3线性预测编译码原理3.1.5IS-95语音编码（CELP）CELP(CodeExcitedLinearPrediction，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。·

CELP能改善语音的质量，主要体现在以下几方面：①对误差信号进行感觉加权，利用人类听觉的掩蔽特性来提高语音的主观质量；②用分数延迟改进基音预测，使浊音的表达更为准确，尤其改善了女性语音的质量；③使用修正的MSPE准则来寻找“最佳”的延迟，使得基音周期延迟的外形更为平滑；④根据长时预测的效率，调整随机激励矢量的大小，提高语音的主观质量；⑤使用基于信道错误率估计的自适应平滑器，在信道误码率较高的情况下也能合成自然度较高的语音。3.2信道编码概述·

信道编码也称为差错控制编码，它是以提高信息传输的可靠性为目的的编码，它通常通过增加信源的冗余度来实现来改善信道链路的性能。用于检测错误的信道编码称为检错编码，既可检错又可纠错的信道编码称为纠错编码。·

香农论证了通过对信息的恰当编码，可以将由于信道噪声而导致的错误控制在任何误差范围之内，同时不需要降低信息传输速率。·

应用于加性高斯白噪声（AdditiveWhiteGaussianNoise，AWGN）信道的香农信道容量公式如下:

（3.1）·检错和纠错技术的基本思想：通过在数据传输中引入冗余来提高通信的可靠性。冗余的引入将消耗一定的带宽，这会降低频谱效率，但却能够大大降低SNR情况下的误码率。香农指出，只要SNR足够大，就可以用很宽的带宽实现无差错通信。3.2.1分组码·

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。

分组码是一种前向纠错（ForwardErrorCorrection，FEC）编码，前向纠错码的码字是具有一定纠错能力的码型，它在接收端解码后，不仅可以发现错误，而且能够判断错误码元所在的位置，并自动纠错。分组码一般用符号（n，k）表示，其中n是码组的总位数，又称为码组的长度（码长），k是码组中信息码元的数目，n–k=r为码组中的监督码元数目。·

在分组码中，码距和码重是两个重要的参数。·

分组码的纠错能力是码距的函数，

码距是指两个码字Ci与Cj间不相同比特的数目，又称为汉明距离。用公式表示如下：

（3.2）·

最小码距是码距集合中的最小值，可表示成

（3.3）最小码距dmin的大小直接关系着这种编码的检错和纠错能力。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。·

如果采用二进制编码，码重就是码组中1的数目，可用下式表示：

（3.4）1．汉明（Hamming）码·

Hamming码是一种简单的纠错码。这种编码以及由它们衍生的编码，已被用于数字通信系统的差错控制中。二进制Hamming码具有如下特性 （3.5）2．Hadamard码·

一个N×N的Hadamard矩阵由0和1组成，其任意两行恰好有N/2个元素不同。·

除了一行为全0外，其余行均有N/2个0和N/2个1，最小码距为N/2。·

当N=2时，Hadamard矩阵为

（3.6）3．循环（Cyclic）码·

循环码可以由(n-k)次的生成多项式g(p)生成。·

(n,k)的循环码的生成多项式表示如下:

（3.7）·

消息多项式x(p)定义如下:

（3.8）·

而最后生成的码多项式c(p)如下:

（3.9）4．BCH码·BCH码是循环码的一个重要子类，纠错能力很强，具有多种码率，可获得很大的编码增益，并能够在高速方式下实现。·

二进制BCH码可推广到非二进制BCH码，它的每个编码符号代表m个比特。5．RS码·RS（Reed-Solomon）码是一种多进制BCH码。把多重码元当成一个码元，编成BCH码，就是RS码。它能够纠突发错误，通常在连续编码系统中采用。3.2.2卷积码

卷积码是信道编码中一类重要的编码方式。卷积码既能纠正随机差错也具有一定的纠正突发差错的能力。在CDMA移动通信系统中采用的就是卷积码。图3.4卷积编码结构它与分组码的根本区别：它不是把信息序列分组后再进行单独编码，而是由连续输入的信息序列得到连续输出的已编码序列。同样，在卷积码译码过程中，不仅从此时刻收到的码组中提取译码信息，而且还要利用以前或以后各时刻收到的码组中提取有关信息。交织编码主要用来纠正突发差错，将突发差错分散成为随机差错而得到纠正。通常，交织编码与各种纠正随机差错的编码(如卷积码或其它分组码)结合使用，从而具有较强的既能纠正随机差错又能纠正突发差错的能力。交织编码不像分组码那样，它不增加监督元，即交织编码前后，码速率不变，因此不影响有效性。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。3.2.3交织编码在交织编码之前，先要进行分组码编码，将待编码的个数据位进行交织。通常，每行由n个数据位组成一个字，行数m表示交织的深度，其结构如图3.5所示：图3.5常用的交织方法（按列写入，按行读出）

或者按行写入，按列读出：

在交织之前，仍先进行分组码编码，将每个码字按行顺序存入，然后按列顺序读出并输出。·

交织编码的作用：将源信息分散到不同的时间段中，这样，当出现深衰落或突发干扰时，源信息中的某一块数据不会被同时扰乱。并且，源比特在时间上被分开后，还可以利用信道编码来减弱信道干扰对源信息的影响。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春白红床春白红前眠发豆前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床春白红？？？？？？？？前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床？？前明明月月光光春？？眠不不觉觉晓晓白？？发三三千千丈丈红？？豆生生南南国国信道编码交织去交织信道解码突发错误

举例：3.2.4Turbo码·Turbo码又称并行级联卷积码(ParallelConcatenatedConvolutionalCode，PCCC），是由Berrou等人在ICC’93会议上提出的。·Turbo码的基本原理：通过编码器的巧妙构造，即多个子码通过交织器进行并行或串行级联（PCC/SCC），然后以类似内燃机引擎废气反复利用的机理进行迭代译码，从而获得卓越的纠错性能，Turbo码也因此得名。Turbo码的性能远远超过了其他的编码方式，得到了广泛的关注和发展。图3.6AWGN信道中的码率与香农限·Turbo码编码器是由两个反馈的系统卷积码编码器通过一个随机交织器并行连接而成的，编码后的校验位经过删余阵产生不同码率的码字。图3.7Turbo码编码器结构图3.8Turbo码译码器结构Turbo码译码器的基本结构如图3.8所示。它由两个软输入软输出（SISO）译码器DEC1和DEC2串行级联组成，交织器与编码器中所使用的交织器相同。调制是对信号源的编码信息进行处理，使其变为适合传输的形式的过程。即是把基带信号（信源）转变为一个相对基带频率而言频率非常高的带通信号。移动通信系统的调制技术包括用于第一代移动通信系统的模拟调制技术和用于现今及未来系统的数字调制技术。3.3调制技术概述

数字调制利用数字信号来控制载波的振幅、频率或相位。常用的3种基本数字调制技术：幅移键控(ASK)，频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。模拟调制利用输入的模拟信号来控制载波(正弦波)的振幅、频率或相位，从而得到调幅(AM)、调频(FM)或调相(PM)信号。3.3.1移动通信对调制技术的要求由于移动信道的传播条件非常复杂、恶劣，在移动信道中必须采用一些抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高的调制技术，尽可能地提高单位频带内传输数据的比特速率，以适应移动通信的要求。

针对移动通信信道的特点，移动通信对数字调制技术的要求有：

①所有的技术必须在规定频带内提供高的传输效率。②抗干扰性能要强，要使信号深衰落引起的误差数降至最小。③应使用高效率的放大器。④在衰落条件下获得所需要的误码率。⑤占用频带要窄，带外幅射要小。⑥同频复用的距离小。⑦能提供较高的传输速率，使用方便、成本低。·

从技术方法的角度看，移动通信实用的调制技术主要有两类。（1）线性调制技术（2）恒定包络调制技术3.3.2移动通信实用的调制技术·

为了减小相位突变，提出了QPSK信号的两种改型——交错四相相移键控（OQPSK）