2.1電波傳播特性與信道建模技術移動信道是一個時變的隨參信道，這是由于一方面移動通信雙方都有可能處于高速移動狀態(tài)，另一方面移動通信收發(fā)信機之間的傳播環(huán)境處于動態(tài)變化中，最終使無線傳播路徑復雜多變，整個無線信道參數處于時變狀態(tài)。移動通信中的各類新技術，都是針對移動信道的動態(tài)時變特性，為解決移動通信中的有效性、可靠性和安全性的基本指標而設計的。因此，分析移動信道的特點是解決移動通信關鍵技術的前提，也是產生移動通信中各類新技術的源泉。第一頁，共75頁。第一頁，共75頁。2.1.1無線電波傳播特性無線電波傳播有天波、地波、視距傳播等主要方式，而在移動通信系統(tǒng)中，由于受到不同的環(huán)境影響，如城區(qū)的高層建筑、郊區(qū)的山體、其他電磁輻射影響等干擾，使得無線電波傳播出現(xiàn)明顯的多徑效應，引起多徑衰落。第二頁，共75頁。第二頁，共75頁。發(fā)射機天線發(fā)出的無線電波，可由不同的路徑到達接收機，當頻率f>30MHz時，典型的傳播通路如圖2-1所示。直射、反射、繞射是主要形式，有時穿透直射波與散射波的影響也需要適當考慮。(1)(3)(2)圖2-1無線傳播路徑第三頁，共75頁。第三頁，共75頁。對無線電波傳播模型的研究，傳統(tǒng)上集中于距發(fā)射機一定距離處平均接收信號場強的預測，以及特定位置附近信號場強的變化。對于預測平均信號場強并用于估計無線覆蓋范圍的傳播模型，由于它們描述的是發(fā)射機與接收機之間長距離（T-R）長距離（幾百米或是幾千米）上的信號場強變化，所以稱為大尺度傳播模型；另一方面，描述無線電信號在短距離或短時間傳播后其幅度、相位或多徑時延快速變化的稱為小尺度衰落傳播模型。當移動臺在極小范圍內移動時，可能引起瞬時接收場強的快速波動，即小尺度衰落，其原因是接收信號由不同方向信號合成。小尺度衰落也稱為快衰落。由于小尺度衰落變化速度較快，以至于大尺度路徑損耗的影響可以忽略不計。這種衰落是由于同一傳播信號沿兩個或多個路徑傳播，以微小的時間差到達接收機的信號相互干擾所引起的。大尺度衰落與小尺度衰落第四頁，共75頁。第四頁，共75頁。2.1.2移動信道特征1．傳播特征⑴傳播的開放性。無線信道都是基于電磁波在空間的傳播來實現(xiàn)開放式信息傳輸的。它不同于固定的有線通信，是基于全封閉式的傳輸線來實現(xiàn)信息傳輸的。⑵接收環(huán)境的復雜性。接收點地理環(huán)境的復雜多樣，一般可將接收點地理環(huán)境分為高樓林立的城市繁華區(qū)、以一般性建筑為主的近郊區(qū)、以山區(qū)和湖泊等為主的農村及遠郊區(qū)。⑶通信用戶的隨機移動性。用戶通信一般有3種狀態(tài)：準靜態(tài)的室內用戶通信、慢速步行用戶通信、高速車載用戶通信。。

第五頁，共75頁。第五頁，共75頁。3種損耗⑴路徑損耗：即電波在空間中傳播產生的損耗。它反映出電波在宏觀范圍內的空間距離上接收信號電平平均值的變化趨勢。⑵慢衰落損耗：主要是指電波在傳播路徑上受到建筑物等阻擋所產生陰影效應時的損耗。它反映出電波在中等范圍內的接收信號點評平均值起伏變化趨勢。⑶快衰落損耗：它是反映微觀小范圍接收電平平均值的起伏變化趨勢。其電平幅度分布一般遵從瑞利分布、萊斯分布和納卡伽米分布，變化速度比慢衰落快，因此稱為快衰落?？焖ヂ溥€可分為：空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落。第六頁，共75頁。第六頁，共75頁。4種效應⑴陰影效應：由于大型建筑物和其他物體遮擋，在電波傳播的接收區(qū)域產生傳播半盲區(qū)。⑵遠近效應：由于接收用戶的隨機移動性，移動用戶與基站之間的距離也在隨機的變化，若各種移動用戶發(fā)射信號的功率一樣，那么到達基站時信號的強弱將不同，離基站近的信號強，反之則弱。⑶多徑效應：由于接收者所處地理環(huán)境復雜性，使得接收到的信號不僅有直射波的主徑信號，還有從不同建筑物反射及繞射過來的多條不同路徑信號，而且它們到達時的信號強度、到達時間及到達時的載波相位都不一樣。所接收到的信號實際上是各路徑信號的矢量和。多徑效應是移動信道中較主要干擾。⑷多普勒效應：它是由于接收用戶處于高速移動中，比如車載通信時傳播頻率的擴散而引起的，其擴散程度與用戶運動速度成正比。這一現(xiàn)象只在高速車載通信時出現(xiàn)。第七頁，共75頁。第七頁，共75頁。2．主要快衰落圖2-3空間選擇性衰落信道原理圖第八頁，共75頁。第八頁，共75頁。圖2-4頻率選擇性衰落信道原理圖第九頁，共75頁。第九頁，共75頁。圖2-5時間選擇性衰落信道原理圖第十頁，共75頁。第十頁，共75頁。3．多普勒頻移無線電波從源S出發(fā)，在X點與Y點分別被移動臺接收時所走的路徑差為在這里Δt是移動臺從X運動到Y所需的時間，θ是X和Y與入射波的夾角。由于源端距離很遠，可以假設X、Y處的θ是相同的。所以，由路徑差造成的接收信號相位變化值為

由此可以得出頻率變化值，即多普勒頻移fd為

圖2-6多普勒效應示意圖第十一頁，共75頁。第十一頁，共75頁。2.1.3移動信道建模技術移動通信信道模型作為推動整個移動通信發(fā)展的關鍵技術之一，也是移動無線系統(tǒng)設計中關鍵點與難點。國內外都對它做了大量的研究，并得到了一些成果，已建立的移動信道模型從建模方法上分為幾何模型、經驗模型與概率模型3類（參見8.3節(jié)），從研究角度分為空域模型、時域模型和時空域模型3類。在移動通信發(fā)展初期，接收天線大都只考慮接收信號的平均功率，對信道模型，對其研究時主要是考慮電磁波在傳播過程中的損耗，以便預測基站的無線覆蓋范圍，用于頻率規(guī)劃設計。隨移動通信業(yè)務的迅猛發(fā)展，用戶數量急劇增加，要求移動通信在有限的頻率資源上極大地提高系統(tǒng)容量，于是便引進了分析接收信號幅度分布情況（即衰落分布情況）、多普勒頻移情況，模型要能更多地描述傳播信道的空時特性，以便尋找更多的應對措施（新技術）以提高移動通信質量，并擴大其通信能力。第十二頁，共75頁。第十二頁，共75頁。2.2多址技術2.2.1多址方式多址技術與通信中的信號多路復用是一樣的，實質上都屬于信號的正交劃分與設計技術。不同點是多路復用的目的是區(qū)別多個通路，通常是在基帶和中頻上實現(xiàn)的，而多址技術是區(qū)分不同的用戶地址，通常需要利用射頻頻段輻射的電磁波來尋找動態(tài)用戶地址，同時為了實現(xiàn)多址信號之間不相互干擾，信號之間必須滿足正交特性。多址技術把處于不同地點的多個用戶接入一個公共傳輸媒介，實現(xiàn)各用戶之間通信，因此，多址技術又稱為“多址連接”技術。從本質上講，多址技術是研究如何將有限的通信資源在多個用戶之間進行有效的切割與分配，在保證多用戶之間通信質量的同時盡可能地降低系統(tǒng)的復雜度并獲得較高系統(tǒng)容量的一門技術。移動通信中常用的多址技術有3類，即FDMA、TDMA、CDMA，實際中也常用到這3種基本多址方式的混合多址方式。第十三頁，共75頁。第十三頁，共75頁。FDMA在頻分多址通信網絡中，將可使用的頻段按一定的頻率間隔（如25kHz或30kHz）分割成多個頻道。眾多的移動臺共享整個頻段，根據按需分配的原則，不同的移動用戶占用不同的頻道。各個移動臺的信號在頻譜上互不重疊，其寬度能傳輸一路話音信息，而相鄰頻道之間無明顯干擾。為了實現(xiàn)雙工通信，信號的發(fā)射與接收就使用不同的頻率（稱之為頻分雙工）。收發(fā)頻率之間有一定的間隔，以防同一部電臺的發(fā)射機對接收機的干擾。這樣，在頻分多址中，每個用戶在通信時要用一對頻率（稱之為一對信道）。第十四頁，共75頁。第十四頁，共75頁。TDMA第十五頁，共75頁。第十五頁，共75頁。CDMA第十六頁，共75頁。第十六頁，共75頁。其他多址技術在3G系統(tǒng)中，為進一步擴展容量，也輔助使用SDMA（空分多址）技術，當然它需要智能天線技術的支持。在蜂窩系統(tǒng)中，隨著數據業(yè)務需求日益增長，另一類隨機多址方式如ALOHA和CSMA等也得到了廣泛應用。4G系統(tǒng)中，使用了OFDMA多址等多址接入技術。而之后移動通信系統(tǒng)研究中將FBMC（基于濾波器組的多載波）等先進多址技術納入考慮。5G通信系統(tǒng)中將考慮采用非正交多址技術（NOMA），其基本思想是在發(fā)送端采用非正交發(fā)送，主動引入干擾信息，在接收端通過串行干擾刪除（SIC）接收機實現(xiàn)正確解調。雖然采用SIC技術的接收機復雜度有一定的提高，但是可以很好的提高頻譜效率。用提高接收機的復雜度來換取頻譜效率，這就是NOMA技術的本質。還可采用射束分割（BDMA）多址技術。當基站與移動臺之間產生通信連接時，一個正交的射束就會被分配給每一個移動臺。目前的射束分割多址技術主要內容是根據移動臺的位置，將一個天線射束分割，并允許移動臺提供多個信道，這樣會有效地提高系統(tǒng)的容量。第十七頁，共75頁。第十七頁，共75頁。2.2.2擴頻通信1．擴頻通信系統(tǒng)類型

信息信息信息調制擴頻調制射頻調制變頻解擴信息解調擴頻碼發(fā)生器射頻發(fā)生器本地擴頻碼發(fā)生器本地射頻發(fā)生器圖2-9擴頻通信原理框圖第十八頁，共75頁。第十八頁，共75頁。擴頻通信與普通的數字通信比較，多了擴頻調制和解調部分。按照擴展頻譜的方式不同，目前的擴頻通信系統(tǒng)可分為：直接序列（DS）擴展、跳頻（FH）、跳時（TH）、線性調頻（chirp）以及這幾種方式的組合。圖2-10直接序列擴頻示意圖第十九頁，共75頁。第十九頁，共75頁。2．偽隨機序列二進制m序列是一種重要的偽隨機序列，有優(yōu)良的自相關特性，有時稱為偽噪聲（PN）序列。m序列具有周期性，易于產生和復制，但其隨機性接近于噪聲和隨機序列。m序列在擴頻通信及碼分多址中有著廣泛的應用，并且在m序列基礎上還能構成其他碼序列。m序列是最長線性移位寄存器的簡稱，即由多級移位寄存器或其延遲原件通過線性反饋產生的最長序列。擴頻通信中常用的碼序列除了m序列之外，還有M序列、Gold序列、R-S碼等，在CDMA移動通信中還使用相互正交的Walsh函數第二十頁，共75頁。第二十頁，共75頁。Gold序列Gold序列的周期互相關性比m序列更好。Gold序列是由m序列“優(yōu)選對”組成的。所謂優(yōu)選對是指m序列中互相關值為｛-1,-t(n),t(n)-2｝的一隊序列，其中例如，若n=10，則t(10)=26+1=65，周期互相關性的三個取值為｛-1,-65,63｝。因此，這樣的m序列的最大互相關Rc,max=65，而由10級具有不同反饋連接的移位寄存器產生的60種可能的m序列族的峰值互相關性卻是383，是65的近6倍。第二十一頁，共75頁。第二十一頁，共75頁。M序列M序列也是由反饋移位寄存器產生的，是一種非線性反饋移位寄存器序列，其長度為2n，達到了n級反饋移位寄存器能夠得到的最長周期，因而也稱為全長序列。M序列與m序列相比，在級數n相同的條件下，能得到更多的序列。

表2-1M序列與m序列數目比較級數n245678910m序列226618164860M序列2第二十二頁，共75頁。第二十二頁，共75頁。2.3調制技術移動通信對調制技術的要求:⑴調制頻譜的旁瓣應該盡量小，避免對鄰近信道的干擾。⑵調制頻譜效率高，即要求單位帶寬傳送的比特速率高。⑶能適應瑞利衰落信道，抗衰落性能好。即在瑞利衰落環(huán)境中，達到規(guī)定的誤碼率要求，解調時所需的信噪比低。⑷調制和解調的電路容易實現(xiàn)。第二十三頁，共75頁。第二十三頁，共75頁。2.3.1基本數字調制技術目前移動通信系統(tǒng)的常用調制方式有以BPSK、QPSK、OQPSK和π/4QPSK等為代表的線性調制和以MSK、TFM和GMSK等為代表的恒包絡調制；也考慮綜合利用線性調制技術和恒包絡技術的多載波調制方式，主要有多電平PSK、QAM等。而在較先進的移動通信系統(tǒng)中還使用了OFDM調制來提高頻率利用率。以前，人們認為移動通信中應主要采取恒包絡調制，以減少衰落信道對振幅的影響。但實用化的線性高功放在1986年取得了突破性的進展后，人們又重新對簡單易行的BPSK和QPSK等線性調制方式予以重視，并在它們的基礎上改善峰均比以提高頻譜利用率，改進的調制方式有：OQPSKCQPSK和HPSK等。同樣，以前認為采用多進制調制會使誤碼率升高，導致接收時需要更高的信噪比，因此不傾向在移動通信中使用這種調制方式；但隨著移動通信中傳輸數據速率的提高，頻帶利用率要求提高，更多的移動通信系統(tǒng)考慮采用這一類調制方式，并采用更好的信道編碼技術，減少誤碼率，從而克服其自身缺點。第二十四頁，共75頁。第二十四頁，共75頁。2．數字相位調制1）二進制絕對移相鍵控和相對移相鍵控二進制絕對移相鍵控（2PSK）利用載波的初始相位“0”或“π”來表示信號“1”或“0”，在解調時只能用相干解調方法，利用相干載波來恢復調制信號。如果解調時載波的相位發(fā)生變化，如由0相位變?yōu)棣邢辔换蚍粗?，則在恢復信號過程中，就會發(fā)生誤判現(xiàn)象。二進制差分相移鍵控簡稱為二相相對調相（2DPSK）。它不是利用載波相位的絕對數值傳送數字信息，而是用前后碼元的相對載波相位值傳送數字信息，其中，相對載波相位是指本碼元初相與前一碼元初相之差。第二十五頁，共75頁。第二十五頁，共75頁。2）正交移相鍵控（QPSK）圖2-12直接調相法產生QPSK（4PSK）信號原理框圖

第二十六頁，共75頁。第二十六頁，共75頁。圖2-13QPSK的相干解調原理框圖第二十七頁，共75頁。第二十七頁，共75頁。2.3.2π/4DQPSK調制π/4DQPSK調制是一種正交差分相移鍵控調制，它的最大相位跳變值介于OQPSK和QPSK之間。QPSK最大相位跳變值為180°，而QPSK調制的最大相位跳變值為90°，π/4DQPSK調制則為135°，這種方法是之前兩種方法的折中，一方面它保持了信號包絡基本不變的特性，降低了對于射頻器件的工藝要求；另一方面它可以采用非相干解調，從而簡化了接收機的復雜程度。但采用差分解調方法，其性能比相干解調的QPSK要差，可采用Viterbi算法來實現(xiàn)檢測。第二十八頁，共75頁。第二十八頁，共75頁。π/4DQPSK的調制方式可表示為式中，表2-2π/4DQPSK信號相位映射

信息比特和相位偏移

信息比特和

相位偏移11000110第二十九頁，共75頁。第二十九頁，共75頁。圖2-14π/4DQPSK調制星座圖

第三十頁，共75頁。第三十頁，共75頁。2.3.3GMSK調制MSK調制是一種恒包絡調制，這是因為MSK是屬于二進制連續(xù)相位移頻鍵控(CPFSK)的一種特殊的情況，它不存在相位躍變點，因此在限帶系統(tǒng)中，能保持恒包絡特性。恒包絡調制可提供以下優(yōu)點：極低的旁瓣能量；可使用高效率的丙類高功率放大器；容易恢復用于相干解調的載波；已調信號峰均比低。

圖2-15GMSK信號的不同BT值的射頻功率譜

第三十一頁，共75頁。第三十一頁，共75頁。圖2-16采用直接FM構成的GMSK發(fā)射機的框圖圖2-17GMSK正交相干檢測器框圖第三十二頁，共75頁。第三十二頁，共75頁。2.3.4多進制調制多進制數字調制具有以下幾個特點。

⑴在碼元速率（傳碼率）相同條件下，可以提高信息速率（傳信率），使系統(tǒng)頻帶利用率增大。碼元速率相同時，M進制數字調制系統(tǒng)的信息速率是二進制的log2M倍。在實際應用中，通常取M=2k，k為大于1的正整數。⑵在信息速率相同條件下，可以降低碼元速率，以提高傳輸的可靠性。信息速率相同時，M進制的碼元寬度是二進制的log2M倍，這樣可以增加每個碼元的能量，并能減小碼間串擾影響等。第三十三頁，共75頁。第三十三頁，共75頁。2.3.5OFDM調制1．OFDM消除碼間串擾OFDM技術提供了讓數據以較高的速率在較大延遲的信道上傳輸的另一種途徑。其基本原理是將高速的數據路分接為多路并行的低速數據流，在多個正交載波上同時進行傳輸，對于低速并行的子載波而言，由于符號周期展寬，多徑效應造成時延擴展變小。當每個OFDM符號中插入一定的保護時間后，其碼間串擾就可以忽略了。一個OFDM信號由頻率間隔為Δf的N個子載波構成，因此系統(tǒng)總帶寬B被分成N個等距離的子信道，所有子載波在一個間隔長度Ts=1/Δf的時間內相互正交。第k個子載波信號用函數，k=1,2,…，N-1來描述。保護間隔的作用是為了避免多徑信道上產生的碼間串擾。只要保護時間大于多徑時延擴展，則一個符號的多徑分量不會干擾相鄰符號。

第三十四頁，共75頁。第三十四頁，共75頁。圖2-18保護時間內發(fā)送全0信號由于多徑效應造成的子載波間干擾圖2-19OFDM符號的循環(huán)前綴結構第三十五頁，共75頁。第三十五頁，共75頁。2．OFDM對抗頻率選擇性衰落（a）傳統(tǒng)的頻分復用（FDM）多載波技術（b）OFDM多載波調制技術圖2-20OFDM技術節(jié)省帶寬示意圖第三十六頁，共75頁。第三十六頁，共75頁。3．OFDM系統(tǒng)基本模型圖2-21OFDM系統(tǒng)框圖

第三十七頁，共75頁。第三十七頁，共75頁。2.4抗衰落、抗干擾技術移動通信系統(tǒng)中由于多徑衰落和多普勒頻移的影響，移動無線信道及其易變。這些影響對于任何調制技術來說都會產生很強的負面效應。為了克服這些衰落，傳統(tǒng)的方法有分集接收、均衡技術和信道編碼技術。第三十八頁，共75頁。第三十八頁，共75頁。2.4.1分集技術分集接收就是為了克服各種衰落，提高無線傳輸系統(tǒng)性能而發(fā)展起來的一項重要技術。分集接收的基本思想是：將接收到的多徑信號分離成不相干（獨立）的多路信號，然后將這些多路信號的能量按照一定規(guī)則合并起來，使接收的有用信號能量最大，從而提高接收端的信噪功率比。分集的種類繁多，按分集目的可以分為宏觀分集和微觀分集；按信號傳輸方式可以分為顯分集和隱分集；按獲取多路信號的方式又可以分為時間分集、頻率分集和空間分集；空間分集還包括接收分集、發(fā)射分集、角度分集和極化分集等。第三十九頁，共75頁。第三十九頁，共75頁。圖2-22空間分集原理圖第四十頁，共75頁。第四十頁，共75頁。2．合并技術合并技術通常是應用在空間分集中的。在接收端取得N條相互獨立的支路信號以后，可以通過合并技術來得到分集增益。根據在接收端使用合并技術的位置不同，可以分為檢測前合并技術和檢測后合并技術。第四十一頁，共75頁。第四十一頁，共75頁。1）最大比值合并（MRC）圖2-23最大比值合并原理圖第四十二頁，共75頁。第四十二頁，共75頁。2）等增益合并（EGC）若在最大比值合并中，?。?，當…，N，即為等增益合并。等增益合并實現(xiàn)比較簡單。第四十三頁，共75頁。第四十三頁，共75頁。3）選擇式合并（SC）圖2-24選擇式合并原理圖

第四十四頁，共75頁。第四十四頁，共75頁。3種主要合并方式的性能比較a：最大比值合并b：等增益合并c：選擇式合并圖2-253種合并方式平均信噪比的改善程度

第四十五頁，共75頁。第四十五頁，共75頁。2.4.2均衡技術均衡器分類⑴頻域均衡，它主要從頻域角度來滿足無失真?zhèn)鬏敆l件，它是通過分別校正系統(tǒng)的幅頻特性和群時延特性來實現(xiàn)的。主要用于早期的固定式有線傳輸網絡中。⑵時域均衡，它主要從時間響應考慮以使包含均衡器在內的整個系統(tǒng)的沖擊響應滿足理想的無碼間串擾的條件。目前廣泛利用橫向濾波器來實現(xiàn)，它可以根據信道的特性的變化而不斷的進行調整，實現(xiàn)比頻域方便，性能一般也比頻域好，故得到廣泛的應用。一般滿足條件Tb<τm，必須使用自適應均衡技術。第四十六頁，共75頁。第四十六頁，共75頁。圖2-26時域均衡器的分類示意圖第四十七頁，共75頁。第四十七頁，共75頁。2.4.3信道編碼技術從結構和規(guī)律上可分為兩類。⑴線性碼：監(jiān)督關系方程是線性方程的信道編碼，目前大部分應用的信道編碼屬于線性碼，如線性分組碼、線性卷積碼。⑵非線性碼：一切監(jiān)督關系方程不滿足線性規(guī)律的信道編碼均稱為非線性碼。從功能上可以分為3類。⑴只有檢錯功能的檢錯碼，如循環(huán)冗余校驗CRC碼、自動請求重傳ARQ。⑵具有自動糾錯功能的糾錯碼，如循環(huán)碼中的BCH碼、RS碼及卷積碼、級聯(lián)碼、Turbo碼等。⑶既能檢錯又能糾錯的信道編碼，最典型是HARQ（混合ARQ）。第四十八頁，共75頁。第四十八頁，共75頁。1．線性分組碼它又稱為代數編碼，一般是按照代數規(guī)律構造的。線性分組碼中的分組是指編碼方法是按信息分組來進行的，而線性則是指編碼規(guī)律即監(jiān)督位（校驗位）與信息位之間的關系遵從線性規(guī)律。線性分組碼一般可記為（n，m）碼，即m位信息碼元為一個分組，編成n位碼元長度的碼組，而n-m位為監(jiān)督碼元長度。第四十九頁，共75頁。第四十九頁，共75頁。以最簡單的（7，3）線性分組碼為例編碼的線性方程組

G為生成矩陣，可見，由信息碼組與生成矩陣即可生成碼字。監(jiān)督矩陣H可表示輸出碼組中信息位與監(jiān)督位的對應關系，滿足其中，是H的轉置，表示0向量。第五十頁，共75頁。第五十頁，共75頁。2）循環(huán)碼的生成多項式和監(jiān)督多項式第五十一頁，共75頁。第五十一頁，共75頁。2．卷積碼卷積碼是一類具有記憶的非分組碼，卷積碼一般可以表示為（n，k，m）碼。其中，k表示編碼器輸入端信息數據位，n表示編碼器輸出端碼元數，而m表示編碼器中寄存器的級數。從編碼器輸入端看，卷積碼仍然是每k位數據一組，分組輸入，從輸出端看，卷積碼是非分組的，它輸出的n位碼元不僅與當時輸入的k位數據有關，而且還進一步與編碼器中寄存器以前分組的m位輸入數據有關。所以它是一個有記憶的非分組碼。卷積碼的典型結構可看作是一個有k個輸入端，且具有m節(jié)寄存器構成的一個有限狀態(tài)，或有記憶系統(tǒng)，也可看作一個有記憶的時序網絡。它的典型編碼器結構如圖2-27所示。卷積碼的描述可分為兩大類：①解析法，它可以直接用數學公式直接表達，包括離散卷積法、生成矩陣法、碼生成多項式法；②圖形法，包括狀態(tài)圖、樹圖及格圖（籬笆圖）。卷積碼的譯碼既可以用與分組碼類似的代數譯碼方法，也可以采用概率譯碼方法，兩類方法中概率方法更常用。而且在概率譯碼方法中，最常用的是具有最大似然特性的Viterbi譯碼算法。第五十二頁，共75頁。第五十二頁，共75頁。圖2-27典型卷積編碼器結構圖第五十三頁，共75頁。第五十三頁，共75頁。3．級聯(lián)碼圖2-28兩級串聯(lián)級聯(lián)碼的結構圖第五十四頁，共75頁。第五十四頁，共75頁。4．Turbo碼編碼器1編碼器2交織器打孔結構復接器輸入數據輸出數據圖2-29Turbo碼編碼器結構第五十五頁，共75頁。第五十五頁，共75頁。解交織交織器交織器軟判決輸出卷積解碼器Ⅰ軟判決輸出卷積解碼器Ⅱ判決器譯碼輸出數據序列校驗序列Ⅰ校驗序列Ⅱ似然值Ⅰ似然值Ⅱ外信息外信息圖2-30Turbo碼譯碼器結構

第五十六頁，共75頁。第五十六頁，共75頁。5．交織編碼交織編碼的作用是改造信道，其實現(xiàn)方式有很多，有塊交織、幀交織、隨機交織、混合交織等。這里將以最簡單的塊交織為例來說明其實現(xiàn)的基本原理，圖2-31是其實現(xiàn)框圖。圖2-31塊交織實現(xiàn)框圖第五十七頁，共75頁。第五十七頁，共75頁。假設在突發(fā)信道中受到兩個突發(fā)干擾：第一個干擾影響3位，即產生于x1至x9；第二個突發(fā)信號干擾4位，即產生于x11至x8。則突發(fā)信道的輸出端的輸出信號X1可表示為：第五十八頁，共75頁。第五十八頁，共75頁。寫入順序讀出順序經過去交織存儲器去交織以后的輸出信號為X4，則X4為第五十九頁，共75頁。第五十九頁，共75頁。2.5信源編碼與數據壓縮信源編碼主要是利用信源的統(tǒng)計特性，借助信源相關性，去掉信源冗余信息，從而達到壓縮信源輸出的信息率，提高系統(tǒng)有效性的目的。移動通信中從第二代數字式移動通信系統(tǒng)開始，就應用了信源編碼技術。第二代移動通信主要是語音業(yè)務，所以信源編碼主要是指語音壓縮編碼。第三代、第四代移動通信系統(tǒng)則除語音業(yè)務外還有大量的數據業(yè)務，包括圖像、視頻以及其他多媒體信息的處理，所以其信源編碼還包括了多媒體信息的壓縮技術等內容。第六十頁，共75頁。第六十頁，共75頁。2.5.1語音壓縮編碼語音編碼技術有多種，歸納起來大致可分為3類，即波形編碼、參量編碼和混合編碼。PCM/線性碼轉換定標因子自適應圖2-32ADPCM編碼器原理框圖第六十一頁，共75頁。第六十一頁，共75頁。圖2-33ADPCM譯碼器原理框圖

第六十二頁，共75頁。第六十二頁，共75頁。2．參量編碼A/D圖2-34聲碼器編譯碼器結構圖

第六十三頁，共75頁。第六十三頁，共75頁。3．混合編碼當前，由參量編碼與波形編碼相結合的混合編碼的編碼器正在得到人們較大的關注。這種編碼器既具備了聲碼器的特點（利用語音生成模型提取語音參數），又具備了波形編碼的特點（優(yōu)化激勵信號，使其與輸入語音波形相匹配），同時還可利用感知加權最小均方誤差的準則使編碼器成為一個閉環(huán)優(yōu)化的系統(tǒng)，從而能在較低的比特率上獲得較高的語音質量。例如，多脈沖激勵線性預測（MPLPC或MPC）編碼、正規(guī)脈沖激勵線性預測（RPE-LPC）編碼和碼激勵線性預測（CELP）編碼都屬于這一類，這種編碼方式能在4~16Kbps的中低編碼的速率上得到高質量的重建語音。實現(xiàn)混合編碼的基本思想是以參量編碼原理，特別是以LPC原理為基礎，保留參量編碼低速率的優(yōu)點，并適當的吸收波形編碼中能部分反應波形個性特征的因素，重點改善自然度性能。第六十四頁，共75頁。第六十四頁，共75頁。幾種語音編碼方案性能比較第六十五頁，共75頁。第六十五頁，共75頁。4．語音編碼質量指標1）數據比特率2）語音質量度量語音質量比較困難。其度量方法在于主觀和客觀兩個角度，客觀度量可以采用信噪比、誤碼率和誤幀率等指標，相對來說比較簡單、可行。但主觀度量就沒有那么簡單，采用主觀度量并且以它為主，是因為接受語音的是人耳，所以語音質量主要是由人來主觀判斷。3）復雜度與處理時延第六十六頁，共75頁。第六十六頁，共75頁。表2-4各類語音編碼方案MOS評分表編碼方案MOS評分64KbpsPCM4.332KbpsADPCM4.132KbpsCVSD3.816KbpsCVSD3.013KbpsIPC-IPTRPE3.88KbpsVSELP3.72