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。
无纠错编码：
BER<10-1 ~ 10-2
不能满足通信需要 满足语音通信需要
卷积编码：
BER<10-3
Turbo 码：
BER<10-6
满足数据通信需要
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
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。
Input
D
D
D
D
D
D
D
D
Output 0 G0 = 557 (octal) Output 1 G1 = 663 (octal)
Output 2 G2 = 711 (octal)
Rate 1/3 convolutional coder
Slow Information Recovered
TX
RX
Fast Spreading Sequence
Fast Spreading Sequence
扩频通信示意图
S（f） 信号 信号
f0 S（f）
f
f0
f
扩频前的信号频谱
扩频后的信号频谱
S（f）
S（f）
干扰噪声 信号
f0
信号 干扰噪声 f
f0
f
直接扩频与解扩示意图
Symbol
Data = 010010
Chip
1 -1
Spreading code = 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 ( SF = 8 )
Spread signal = Data × code
Spreading
1 -1 1 -1
Despreading
Spreading code
前眠发Байду номын сангаас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 突发错误
床？？前明明月月光光 解码
床春白红？？？？ 去交织
春？？眠不不觉觉晓晓
白？？发三三千千丈丈 红？？豆生生南南国国
？？？？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
WCDMA的交织技术
WCDMA使用到的交织类型
帧内交织
一个帧内部的数据比特位置的变换操作
帧间交织
不同帧之间数据的位置变换
Turbo编码的内部交织
Turbo编码的内部交织比较复杂，它不属于上面两种
简 单的交织模式，它的算法可以看作是帧内交织和帧间交
织的复杂嵌套。
分集技术的概念
两重含义：分散传输；集中处理 是通过利用和查找自然界无线传播环境中的独立（或至少高度不
分组交织器在第一次交织（帧间交织）和第二次交织（帧内
交织）中用到，特点是方式简单、对短序列交织效果较好， 但交织后码元的去相关不彻底。
均匀交织器在Turbo编码中用到，其特点是交织算法复杂，
但去相关较彻底。
交织技术原理
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 编码 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 ？？？？？？？？？？ 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
信号被离基站近 的UE的信号“淹 没”，无法通信
Power f
几个概念
多址 扩频 编码 交织 分集
多址接入
FDMA
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。
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
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。
举例：
x1 x6 x11 x16 x21 x2 x7 … … … x22 x23 x24 x25
输入数据 A = (x1 x2 x3 x4 x5 … x25)
x3 x8 x4 x9
输出数据 A’= (x1 x6 x11 x16… x25)
一些概念
资源集合（类） 资源要素
小区（Cell）
频点 主扰码 P-SCH/S-SCH P-CPICH / S-CPICH P-CCPCH 其它
PRACH SCCPCH PCPCH
公共传输信道（CTrCH）
无线链路（Radio Link）
专用（传输 / 物理）信道 下行共享（传输 / 物理）信道
• 本地小区 • 本地小区是一个物理资源的概念。NodeB在配置一个本地小区时在物理 资源上必须具备建立一个小区的所有硬件资源，这些资源主要包括频点、 基带、射频单元。本地小区的配置由OAM配置。RNC通过审计响应消息 知道NodeB侧目前的本地小区情况。 • 本地小区组 • 包含几个本地小区。同一本地小区组内的基带资源可以共享 。BMC分 配专用信道资源时首先确定将建立的专用信道所在的本地小区组，再从 本地小区组的共享资源中分配所需资源。 • 无线链路： • UE在采用专用信道通信过程中，与UTRAN某一个小区（UTRAN接入 点）之间的一个逻辑关联。UE与一个小区之间仅有一个RL；UE可以同 时存在多个RL（在多个小区之间软切换或更软切换）
1 -1 1 -1
Data = Spread signal × code
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
信道编码的目的
解扩频前的信号频谱
解扩频后的信号频谱
信号
脉冲干扰
白噪声
扩频的方式
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

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
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
床前明月光
春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国
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
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， 时延长的业务传送。
xk
1st constituent encoder
zk
xk
Input D D D
Input
Output 2nd constituent encoder
无线通信基础知识点
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
Power
码分多址技术 所有用户在同一时间、同一频段 上、根据不同的编码获得业务信道。
CDMA
Power
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)
Wideband Signal
Slow Information Sent
WCDMA系统的扩频
数据 比特 扩频后 码片
OVSF码
扰码
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
WCDMA的解扩
解扩的方法
输入信号
Ts (*)dt
0
解扩输出
在T=Ts时刻判决 积分 本地PN码
Turbo code internal interleaver
Output
z’k
x’k
D
D
D
x’k
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。
莱斯分布：视距传播
无线传播特性
干扰
0 2 3
抖动
+
发送信号
接收信号
发送信号
接收信号
时延
0dB 0 +
衰落
-25dB
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
多径效应
发射信号
强 度
接收信号
0
时间
远近效应
一个UE就 能阻塞整 个小区

举例：
x1 x6 x11 x16 x21 x2 x7 … … … … x22 x23 x24 x25
输入数据
A = (x1 x2 x3 x4 x5 … x25)
x3 x8 x4 x9 x5 x10