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移动通信中的信源编码和调制技术

QPSK、OQPSK和4 -QPSK信号特点和功率谱特性;
高阶调制原理及其在3G、4G中的应用; 正交频分复用的原理与应用。
Mobile Communication Theory
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3.1 概述
信源编码将信源中的冗余信息进行压缩,减少传递信息所需 的带宽资源,这对于频谱有限的移动通信系统而言是至关重 要的。
考虑到移动信道的差错特性和一些话音、多媒体业务的实 时性,这类业务通常要求移动通信中的信源编码能够容忍一 定的差错而无需复杂的重传。
Mobile Commu.3 移动通信中的信源编码举例
2G/3G中的话音信源编码
2G/3G中的话音信源编码的基本原理是相同的,都采用了矢量量化 和参数编码的方式。
信息的冗余来自两个主要的方面: 首先是信源的相关性和记忆性。这类降低信源相关性 和记忆性编码的典型例子有预测编码、变换编码等。 其次是信宿对信源失真有一定的容忍程度。这类编码 的直接应用有很大一部分是在对模拟信源的量化上, 或连续信源的限失真编码。
可以把信源编码看成是在有效性和传递的信息完整性 (质量)之间的一种折中手段。
AMR的基本原理是根据环境或应用需求的变化动态调整编码速率, 例如在信道条件恶化时,降低编码速率,通过牺牲话音品质以拿出更 多的无线资源用于更可靠的信道编码以保证基本的语音可懂,而在信 道条件好的时候则采用较高的编码速率保证话音品质。
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3.2.3 移动通信中的信源编码举例
源的利用效率,它定义为ηb =Rb/B,其中Rb为比特速率,B为无线信
号的带宽。
2. 功率效率:指保持信息精确度的情况下所需的最小信号功率(或者
说最小信噪比)
3. 已调信号恒包络 4. 易于解调 5. 带外辐射:一般要求达到-60到-70dB
在移动通信系统中,采用何种调制方式,要综合考虑上述 各种因素。
3. CDMA2000演进系统中的可选择模式语声编码(SMV)
SMV用于CDMA2000演进系统中,其基本原理与前述两种基本相同, 它也是可变速率的,从速率等级上看与IS-95中的CELP一样,有 9.6kbps、4.8kbps、2.4kbps、1.2kbps四种,不同的是,SMV允许 有四种模式供系统侧选择,即Mode 0(高品质模式)、Mode 1(标准 模式)、Mode 2(经济模式)、Mode 3(容量节省模式),不同的模 式实现不同程度的话音质量和平均速率的折中,通过调整不同等级速率 所占的比例实现不同的模式,从而调整平均数据速率。
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3.2.2 移动通信中的信源编码
移动通信中的信源编码与有线通信不同,它不进需 要对信息传输有效性进行保障,还应该与其他一些系统 指标密切相关,例如容量、覆盖和质量。以GSM为例 说明。
以GSM系统中普通的全速率和半速率话音编码来说, 其速率分别为13kbps和6.5kbps,前者的话音质量好 于后者,但占用的系统资源是后者的两倍左右。当系统 的覆盖不是限制因素时,使用半速率编码可以牺牲质量 换取倍增的容量,即提高系统的有效性。而当系统的容 量相对固定时,可以通过使用半速率编码牺牲质量换取 覆盖的增加,因为半速率编码对于接收信号质量的要求 降低了。
调制就是对消息源信息进行编码的过程,其目的就是使携带 信息的信号与信道特性相匹配以及有效的利用信道。
多径衰落、多普勒频率扩展;日益增加的用户数目,无线 信道频谱的拥挤这些因素对调制方式的选择都有重大的影响。
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影响调制方式的选择的主要因素
1. 频带利用率:在数字调制中,常用带宽效率ηb 来表示它对频谱资
3G系统中的视频信源编码H.264
在3GPP的R6、R7以及3GPP2的高演进版本中,视频通信业务采用了 H.264/AVC(高级视频编码)视频压缩标准。
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3.2.3 移动通信中的信源编码举例
3G系统中的视频信源编码H.264
H.264从某种程度上看是MPEG的扩展。在H.264中,一幅图像可 编码成一个或者若干个片(slice,此处与帧的含义相同),每个slice 包含整数个MB(Macro Block),相当于一个完整图像中的不同区 域,编码片(slice)共有5中不同的类型,包括I片、B片、P片、SP片、 SI片,SP和SI介于I与P之间,但考虑了更多数据片之间的相关性,进 一步压缩了数据速率。
1.IS-95中的变速率码激励线性预测编码(CELP)
IS-95中的CELP技术通过四个等级的变速率编码实现话音激活,即 使用者发声时进行全速率(9.6kbps)编码,而不发声时仅仅传递八 分之一(1.2kbps)的背景噪声,以降低功耗和对其他用户的干扰。
2. GPRS/WCDMA中的自适应多速率编码(AMR)
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3.2 信源编码
3.2.1 信源编码的基本概念 3.2.2 移动通信中的信源编码 3.2.3 移动通信中的信源编码举例
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3.2.1 信源编码的基本概念
在数字系统中,信源编码的基本目的就是通过压缩信源 产生的冗余信息来提高整个传输链路的有效性。
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3.2.2 移动通信中的信源编码
除此之外移动通信中的信源编码的设计和实现还要考虑其 他一些因素。
由于移动终端是由电池供电,其运算处理能力悠闲,因此 信源编译码就要在保证质量的前提下尽可能地降低复杂度。
另外考虑到信宿处理能力的差异,编码后的数据流应该包 含不同质量等级的信息,以适应不同终端的需求。
移动通信
第三章 移动通信中的信源 编码和调制技术
目录
3.1
概述
3.2
信源编码
3.3
最小移频键控MSK
3.4
高斯最小移频键控GMSK
3.5
QPSK调制
3.6
高阶调制
3.7
正交频分复用
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学习重点与要求
信源编码的目的; 信源编码的原理和应用; 在蜂窝移动通信中对调制解调技术的要求; 频移键控信号的相位连续性对信号功率谱的影响; MSK和GMSK信号特点和功率谱特性;
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