移動通信抗衰落技術(shù)

1、移動通信移動通信聯(lián)系方式聯(lián)系方式 電話：郵箱： 北京郵電大學(xué)信通院北京郵電大學(xué)信通院方莉方莉12021-10-132n 第一章第一章 移動通信概述移動通信概述n 第二章第二章 無線移動信道無線移動信道n 第三章第三章 調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)制解調(diào)技術(shù)n 第四章第四章 擴(kuò)頻通信技術(shù)擴(kuò)頻通信技術(shù)n 第五章第五章 抗衰落技術(shù)抗衰落技術(shù)n 第六章第六章 移動通信系統(tǒng)組網(wǎng)移動通信系統(tǒng)組網(wǎng)n 第七章第七章 GSMGSM移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)目錄目錄2021-10-13常用的抗衰落技術(shù)常用的抗衰落技術(shù)o 為了提高移動通信系統(tǒng)的性能，使用分集、為了提高移動通信系統(tǒng)的性能，使用分集、均衡和信

2、道編碼這三種技術(shù)來改進(jìn)接收信號均衡和信道編碼這三種技術(shù)來改進(jìn)接收信號質(zhì)量。質(zhì)量。o 分集技術(shù)分集技術(shù)：補(bǔ)償衰落信道損耗。：補(bǔ)償衰落信道損耗。o 編碼技術(shù)編碼技術(shù)：通過在發(fā)送信息時加入冗余的數(shù)：通過在發(fā)送信息時加入冗余的數(shù)據(jù)位來改善鏈路的性能。據(jù)位來改善鏈路的性能。o 均衡技術(shù)均衡技術(shù)：補(bǔ)償時分信道中由于多徑效應(yīng)而：補(bǔ)償時分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的碼間干擾。產(chǎn)生的碼間干擾。32021-10-13第五章第五章 抗衰落技術(shù)抗衰落技術(shù)n 5.1 分集分集 n 5.2 編碼編碼 n 5.3 均衡均衡 42021-10-13分集分集o 分集技術(shù)分集技術(shù)是一項典型的是一項典型的抗衰落技術(shù)抗衰落技術(shù)，它可以

3、大大提高多，它可以大大提高多徑衰落信道下的傳輸徑衰落信道下的傳輸可靠性可靠性。o 空間分集技術(shù)空間分集技術(shù)早已成功應(yīng)用于模擬的短波通信與模擬移早已成功應(yīng)用于模擬的短波通信與模擬移動通信系統(tǒng)，對于數(shù)字式移動通信，特別是第二代移動動通信系統(tǒng)，對于數(shù)字式移動通信，特別是第二代移動通信，分集技術(shù)有了更加廣泛的應(yīng)用。通信，分集技術(shù)有了更加廣泛的應(yīng)用。o 在在GSM系統(tǒng)的上行鏈路基站端，廣泛采用系統(tǒng)的上行鏈路基站端，廣泛采用二重空間分二重空間分集集接收。在接收。在IS-95系統(tǒng)中，除上行采用二重空間分集系統(tǒng)中，除上行采用二重空間分集接收以外，上下行鏈路均采用接收以外，上下行鏈路均采用隱分集形式的隱分集形式

4、的RAKE接收接收，另外在小區(qū)，另外在小區(qū)軟切換軟切換中也利用中也利用RAKE接收的宏分集接收的宏分集。52021-10-13分集分集o 減輕衰落影響的有效技術(shù)之一就是對獨立的減輕衰落影響的有效技術(shù)之一就是對獨立的衰落信號進(jìn)行衰落信號進(jìn)行分集合并分集合并。o 分集分集（Diversity）就是在獨立的衰落路徑）就是在獨立的衰落路徑上發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，由于獨立路徑在同一時上發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，由于獨立路徑在同一時刻同時經(jīng)歷深衰落的概率很小，因此經(jīng)過適刻同時經(jīng)歷深衰落的概率很小，因此經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮喜⒑?，接收信號的衰落程度就會被減當(dāng)?shù)暮喜⒑?，接收信號的衰落程度就會被減小。小。62021-10-13分集技術(shù)分

5、集技術(shù)o 分集技術(shù)分集技術(shù)是指系統(tǒng)能同時接收并有效利用是指系統(tǒng)能同時接收并有效利用兩兩個或更多個輸入信號個或更多個輸入信號，這些輸入信號的衰落，這些輸入信號的衰落互不相關(guān)。系統(tǒng)分別解調(diào)這些信號然后將它互不相關(guān)。系統(tǒng)分別解調(diào)這些信號然后將它們按照一定的原則合并。這樣可以接收到更們按照一定的原則合并。這樣可以接收到更多有用的信號，克服信號的衰落多有用的信號，克服信號的衰落 。72021-10-13分集的分類分集的分類o 按按“分分”劃分，即按照接收信號樣值的結(jié)構(gòu)與劃分，即按照接收信號樣值的結(jié)構(gòu)與統(tǒng)計特性，可分為空間、頻率、時間三大基本統(tǒng)計特性，可分為空間、頻率、時間三大基本類型；類型；o 按按“集

6、集”劃分，即按集合、合并方式劃分，可劃分，即按集合、合并方式劃分，可分為選擇合并、等增益合并與最大比值合并；分為選擇合并、等增益合并與最大比值合并；o 若按照若按照合并的位置合并的位置可分為射頻合并、中頻合并可分為射頻合并、中頻合并與基帶合并，而最常用的為基帶合并；與基帶合并，而最常用的為基帶合并；o 分集還可以劃分為分集還可以劃分為接收端分集、發(fā)送端分集以接收端分集、發(fā)送端分集以及發(fā)及發(fā)/收聯(lián)合分集。收聯(lián)合分集。即多入即多入/多出多出(MIMO)系系統(tǒng)；統(tǒng)；82021-10-13分集技術(shù)分集技術(shù)o 分集從另一個角度也可以劃分為分集從另一個角度也可以劃分為顯分集與隱顯分集與隱分集。分集。n 顯

7、分集：空間分集，極化分集，角度分集，頻顯分集：空間分集，極化分集，角度分集，頻率分集，時間分集；率分集，時間分集；n 隱分集：交織編碼，直擴(kuò)，跳頻。隱分集：交織編碼，直擴(kuò)，跳頻。92021-10-13分集有兩重含義分集有兩重含義o 分集有兩重含義分集有兩重含義n 分散傳輸分散傳輸，使接收端能獲得多個統(tǒng)計獨立的、，使接收端能獲得多個統(tǒng)計獨立的、攜帶同一信息的衰落信號。攜帶同一信息的衰落信號。n 集中處理集中處理，接收機(jī)把收到的多個統(tǒng)計獨立的衰，接收機(jī)把收到的多個統(tǒng)計獨立的衰落信號進(jìn)行合并（包括選擇與組合），以降低落信號進(jìn)行合并（包括選擇與組合），以降低衰落的影響。衰落的影響。102021-10-

8、13空間分集（空間分集（space diversity）o 空間分集空間分集是利用不同接收地點是利用不同接收地點(空間空間)位置的不同，利用不同位置的不同，利用不同地點接收到信號在統(tǒng)計上不相關(guān)性，即衰落性質(zhì)上的不一樣地點接收到信號在統(tǒng)計上不相關(guān)性，即衰落性質(zhì)上的不一樣，實現(xiàn)抗衰落的性能。，實現(xiàn)抗衰落的性能。o 在空間分集中，由于在接收端采用了在空間分集中，由于在接收端采用了N副天線副天線，若它們尺寸、，若它們尺寸、形狀、增益相同，那么空間分集除了可以獲得抗衰落的分集形狀、增益相同，那么空間分集除了可以獲得抗衰落的分集增益以外，還可以獲得由于設(shè)備能力的增加而獲得的設(shè)備增增益以外，還可以獲得由于設(shè)

9、備能力的增加而獲得的設(shè)備增益，比如二重空間分集的兩套設(shè)備，可獲益，比如二重空間分集的兩套設(shè)備，可獲3dB設(shè)備增益。設(shè)備增益。o 接收天線間隔接收天線間隔d，與工作波長、地物及天線高度有關(guān)，在移動與工作波長、地物及天線高度有關(guān)，在移動信道中通常取信道中通常取 ：0.5波長（市區(qū)）波長（市區(qū)）0.8波長（郊區(qū)）波長（郊區(qū)） 在在900MHz的頻段工作時，兩副天線的間隔只需的頻段工作時，兩副天線的間隔只需0.27m。 112021-10-13空間分集（空間分集（space diversity）o 空間分集還有兩類變化形式：空間分集還有兩類變化形式：n (1)極化分集極化分集n (2)角度分集角度分集

10、122021-10-13 極化分集極化分集(Polarization diversity)o 水平極化和垂直極化水平極化和垂直極化：兩個不同極化的電磁：兩個不同極化的電磁波具有獨立的衰落特性，所以發(fā)送端和接收波具有獨立的衰落特性，所以發(fā)送端和接收端可以用兩個位置很近但為不同極化的天線端可以用兩個位置很近但為不同極化的天線分別發(fā)送和接收信號。分別發(fā)送和接收信號。o 因為發(fā)送或接收功率要分配到兩個極化天線因為發(fā)送或接收功率要分配到兩個極化天線上，上，發(fā)射功率損失發(fā)射功率損失3dB。132021-10-13角度分集角度分集(Angle diversity)o 角度分集角度分集是使電波通過幾個不同路徑

11、，并以是使電波通過幾個不同路徑，并以不同角度不同角度到達(dá)接收端，而接收端利用到達(dá)接收端，而接收端利用多個方多個方向性尖銳的接收天線向性尖銳的接收天線能分離出不同方向來的能分離出不同方向來的信號分量。信號分量。o 這些分量具有互相獨立的衰落特性，因而可這些分量具有互相獨立的衰落特性，因而可實現(xiàn)角度分集并獲得抗衰落的效果。實現(xiàn)角度分集并獲得抗衰落的效果。o 角度分集在較高頻率時容易實現(xiàn)。角度分集在較高頻率時容易實現(xiàn)。142021-10-13頻率分集頻率分集(Frequency diversity)o 頻率分集頻率分集利用位于利用位于不同頻段的信號不同頻段的信號經(jīng)衰落信道經(jīng)衰落信道后在統(tǒng)計上的后在統(tǒng)

12、計上的不相關(guān)特性不相關(guān)特性，即不同頻段衰落統(tǒng)，即不同頻段衰落統(tǒng)計特性上的差異，來實現(xiàn)抗衰落計特性上的差異，來實現(xiàn)抗衰落(頻率選擇性頻率選擇性)的功能。的功能。o 實現(xiàn)時可以將待發(fā)送的信息分別調(diào)制在頻率不實現(xiàn)時可以將待發(fā)送的信息分別調(diào)制在頻率不相關(guān)的載波上發(fā)射，所謂相關(guān)的載波上發(fā)射，所謂頻率不相關(guān)的載波頻率不相關(guān)的載波是是指當(dāng)不同的指當(dāng)不同的載波之間的間隔載波之間的間隔f大于頻率相干區(qū)大于頻率相干區(qū)間間F，即其中，即其中L為接收信號的時延功率譜寬度為接收信號的時延功率譜寬度。 fF=1/L152021-10-13時間分集時間分集(Time diversity)o 同一信號在同一信號在不同的時間區(qū)

13、間多次重發(fā)不同的時間區(qū)間多次重發(fā)，只要，只要各次發(fā)送的時間間隔足夠大，各次發(fā)送信號各次發(fā)送的時間間隔足夠大，各次發(fā)送信號的衰落是彼此獨立的，接收機(jī)將重復(fù)收到的的衰落是彼此獨立的，接收機(jī)將重復(fù)收到的同一信號進(jìn)行合并，就能減小衰落的影響。同一信號進(jìn)行合并，就能減小衰落的影響。o 主要用于在衰落信道中傳輸數(shù)字信號。主要用于在衰落信道中傳輸數(shù)字信號。o 有利于克服移動信道中由多普勒效應(yīng)引起的有利于克服移動信道中由多普勒效應(yīng)引起的信號衰落，時間獨立性要求：數(shù)字信號的重信號衰落，時間獨立性要求：數(shù)字信號的重發(fā)時間間隔滿足：發(fā)時間間隔滿足：162021-10-13分集信號的合并技術(shù)分集信號的合并技術(shù)o 接收

14、端收到分集信號后，如何利用這些信號以減小衰落接收端收到分集信號后，如何利用這些信號以減小衰落的影響的影響合并問題合并問題?o 一般用線性合并器一般用線性合并器o 不同的加權(quán)系數(shù)，可構(gòu)成不同的合并方式。常用的有三不同的加權(quán)系數(shù)，可構(gòu)成不同的合并方式。常用的有三種種:選擇式選擇式(Selection diversity)最大比值合并最大比值合并(Maximal Ratio Combining)等增益合并等增益合并(Equal Gain Combining)172021-10-13選擇式選擇式(Selection diversity)o 檢測所有分集支路的信號，以檢測所有分集支路的信號，以選擇其中信

15、噪選擇其中信噪比最高比最高的那一路信號作為合并器的輸出。的那一路信號作為合并器的輸出。o -開關(guān)式相加。開關(guān)式相加。182021-10-13最大比值合并最大比值合并(Maximal Ratio Combining)o 最大比值合并最大比值合并是一種是一種最佳合并方式最佳合并方式，每支路，每支路的加權(quán)系數(shù)與信號包絡(luò)成正比而與噪聲功率的加權(quán)系數(shù)與信號包絡(luò)成正比而與噪聲功率成反比。成反比。192021-10-13等增益合并等增益合并(Equal Gain Combining)o 無需對信號加權(quán)，各支路的信號是無需對信號加權(quán)，各支路的信號是等增益相加等增益相加的。的。202021-10-13分集合并性

16、能的分析與比較分集合并性能的分析與比較o 在通信系統(tǒng)中在通信系統(tǒng)中信噪比是一項很重要的性能指標(biāo)信噪比是一項很重要的性能指標(biāo)。n 在模擬通信中信噪比決定了話音質(zhì)量；在模擬通信中信噪比決定了話音質(zhì)量；n 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信噪比（或者載噪比）決定了在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信噪比（或者載噪比）決定了誤碼率。誤碼率。o 分集合并的性能指合并前、后信噪比的改善程分集合并的性能指合并前、后信噪比的改善程度。度。o 數(shù)字通信系統(tǒng)中，誤碼率的大小不僅與信號的數(shù)字通信系統(tǒng)中，誤碼率的大小不僅與信號的調(diào)制及解調(diào)方式有關(guān)，在多徑衰落情況下平均調(diào)制及解調(diào)方式有關(guān)，在多徑衰落情況下平均誤碼率還與分集重數(shù)和合并方式有關(guān)。誤碼率

17、還與分集重數(shù)和合并方式有關(guān)。212021-10-13平均信噪比的改善平均信噪比的改善M：分集重數(shù)：分集重數(shù)222021-10-13分集接收總結(jié)分集接收總結(jié)232021-10-13本章要求內(nèi)容本章要求內(nèi)容o 常用的抗衰落技術(shù)常用的抗衰落技術(shù)o 分集的種類分集的種類o 空間分集的原理空間分集的原理o 各種合并原理圖各種合并原理圖242021-10-13第五章第五章 抗衰落技術(shù)抗衰落技術(shù)n 5.1 分集分集 n 5.2 編碼編碼 n 5.3 均衡均衡 252021-10-13信源編碼技術(shù)信源編碼技術(shù)o 信源編碼的基本概念信源編碼的基本概念o 常見的信源編碼種類常見的信源編碼種類o 3G中的信源編碼中

18、的信源編碼編碼編碼o 編碼分為編碼分為n 信源編碼：語音編碼和圖像編碼信源編碼：語音編碼和圖像編碼n 信道編碼：卷積碼和信道編碼：卷積碼和Turbo碼碼272021-10-13語音編碼技術(shù)語音編碼技術(shù)o 語音信號的變換過程語音信號的變換過程o 語音編碼技術(shù)語音編碼技術(shù)o 2G移動通信中的語音編碼技術(shù)移動通信中的語音編碼技術(shù)282021-10-13語音信號的變換過程語音信號的變換過程信源傳輸媒介調(diào)制信道編碼信源編碼信道譯碼信源譯碼收信者解調(diào)噪聲干擾292021-10-13信源編碼概述信源編碼概述o 信源編碼信源編碼是信源研究中的一個核心問題，也是信源研究中的一個核心問題，也是信息論所討論的編碼中

19、最重要的編碼之一是信息論所討論的編碼中最重要的編碼之一。o 信源編碼的目的信源編碼的目的是是壓縮壓縮數(shù)據(jù)率，數(shù)據(jù)率，去除去除信號中信號中的冗余度，的冗余度，提高提高傳輸?shù)挠行?。傳輸?shù)挠行?。o 其評價標(biāo)準(zhǔn)是在其評價標(biāo)準(zhǔn)是在一定失真條件一定失真條件下要求下要求數(shù)據(jù)速數(shù)據(jù)速率越低越好。率越低越好。信源編碼概述信源編碼概述o 信源編碼信源編碼按對信息處理有無失真可分為按對信息處理有無失真可分為無失真無失真編碼和限失真編碼編碼和限失真編碼，限失真編碼符合大多數(shù)實，限失真編碼符合大多數(shù)實際情況；際情況；o 按信號性質(zhì)分，有按信號性質(zhì)分，有語言編碼、圖像編碼、傳真語言編碼、圖像編碼、傳真編碼編碼等；等；

20、o 按信號處理域分，有按信號處理域分，有波形編碼（或時域編碼）波形編碼（或時域編碼）和參量編碼（或變換域編碼）和參量編碼（或變換域編碼）。o 常見的常見的脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)和增量調(diào)制（和增量調(diào)制（DM）等屬于等屬于波形編碼波形編碼，各種類型的，各種類型的聲碼器聲碼器屬于屬于參參量編碼量編碼。信源編碼概述信源編碼概述o 信源編碼信源編碼要完成兩大任務(wù)：要完成兩大任務(wù)：n 1）將信源輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號（模）將信源輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號（模數(shù)轉(zhuǎn)換，即數(shù)轉(zhuǎn)換，即A/D變換）；變換）；n 2）實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮。）實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮。o 信源編碼信源編碼包括包括模擬信號的數(shù)字化以及壓

21、縮編模擬信號的數(shù)字化以及壓縮編碼碼等。等。o 模擬信號數(shù)字化的方法很多，目前采用最多模擬信號數(shù)字化的方法很多，目前采用最多的是信號波形的的是信號波形的A/D變換方法（波形編碼變換方法（波形編碼），），它直接將時域波形變換成數(shù)字序列，采它直接將時域波形變換成數(shù)字序列，采用用A/D變換的方法接收恢復(fù)的信號質(zhì)量較變換的方法接收恢復(fù)的信號質(zhì)量較好。好。信源編碼概述信源編碼概述o 對于對于壓縮編碼壓縮編碼，從第二代（，從第二代（2G）數(shù)字移動通）數(shù)字移動通信系統(tǒng)開始，就應(yīng)用了此技術(shù)。信系統(tǒng)開始，就應(yīng)用了此技術(shù)。o 由于第二代移動通信系統(tǒng)主要是語音業(yè)務(wù)，所由于第二代移動通信系統(tǒng)主要是語音業(yè)務(wù)，所以信源編碼

22、主要指以信源編碼主要指語音編碼語音編碼。o 到了到了第三代移動通信系統(tǒng)第三代移動通信系統(tǒng)，通信業(yè)務(wù)已不是單，通信業(yè)務(wù)已不是單一語音業(yè)務(wù)，而是逐步擴(kuò)展成包含語音、數(shù)據(jù)一語音業(yè)務(wù)，而是逐步擴(kuò)展成包含語音、數(shù)據(jù)和圖像在內(nèi)的多媒體業(yè)務(wù)，因此第三代移動通和圖像在內(nèi)的多媒體業(yè)務(wù)，因此第三代移動通信中的信源編碼將不僅包含語音編碼，還包含信中的信源編碼將不僅包含語音編碼，還包含各類各類圖像編碼和多媒體數(shù)據(jù)編碼圖像編碼和多媒體數(shù)據(jù)編碼等方面的內(nèi)容等方面的內(nèi)容。下面將介紹語音編碼和圖像編碼。下面將介紹語音編碼和圖像編碼。語音編碼語音編碼o 通信系統(tǒng)中引入通信系統(tǒng)中引入語音編碼的目的語音編碼的目的是解除語音是解除語

23、音信源的統(tǒng)計相關(guān)性，壓縮語音編碼的碼率，信源的統(tǒng)計相關(guān)性，壓縮語音編碼的碼率，提高通信系統(tǒng)的有效性。提高通信系統(tǒng)的有效性。o 語音編碼語音編碼大致分成以下三類：大致分成以下三類：n 1、波形編碼、波形編碼n 2、參量編碼、參量編碼n 3、混合編碼、混合編碼波形編碼波形編碼o 波形編碼是將時間域信號直接變換為數(shù)字代碼波形編碼是將時間域信號直接變換為數(shù)字代碼，力圖使重建語音波形保持原語音信號的波形，力圖使重建語音波形保持原語音信號的波形形狀。形狀。o 波形編碼的基本原理是在時間軸上對模擬語音波形編碼的基本原理是在時間軸上對模擬語音按一定的速率抽樣，然后按幅度樣本分層量化按一定的速率抽樣，然后按幅度

24、樣本分層量化，并用代碼表示。，并用代碼表示。o 語音質(zhì)量好，編碼速率高語音質(zhì)量好，編碼速率高o 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM）、增量調(diào)制、自適應(yīng)）、增量調(diào)制、自適應(yīng)增量調(diào)制（增量調(diào)制（ADM）、自適應(yīng)差分編碼（）、自適應(yīng)差分編碼（ADPCM）352021-10-13波形編碼波形編碼o 波形編碼：是以波形編碼：是以精確再現(xiàn)語音波形精確再現(xiàn)語音波形為目的，并以為目的，并以保真保真度度即自然度為度量標(biāo)準(zhǔn)的編碼方法，這類編碼是保留即自然度為度量標(biāo)準(zhǔn)的編碼方法，這類編碼是保留語音個性特征為主要目標(biāo)的方法，其碼率最高。語音個性特征為主要目標(biāo)的方法，其碼率最高。o 一般一般壓縮比在壓縮比在28之間。之

25、間。o 若語音質(zhì)量達(dá)到進(jìn)入公網(wǎng)要求時，壓縮比通常取若語音質(zhì)量達(dá)到進(jìn)入公網(wǎng)要求時，壓縮比通常取4，這時語音速率可從未壓縮的這時語音速率可從未壓縮的脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM）64kbps降到降到16kbps。o 目前實用化的目前實用化的差分脈沖編碼調(diào)制（差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）速率為速率為32kbps。參量編碼參量編碼o 參量編碼：是利用參量編碼：是利用人類發(fā)聲機(jī)制人類發(fā)聲機(jī)制，僅，僅傳送反傳送反映語音波形變化的主要參量映語音波形變化的主要參量的編碼方法。的編碼方法。o 在接收端，根據(jù)發(fā)聲模型，由在接收端，根據(jù)發(fā)聲模型，由傳送過來的變傳送過來的變化參量激勵產(chǎn)生人工合成的語音化參量激勵

26、產(chǎn)生人工合成的語音。o 參量編碼的主要度量標(biāo)準(zhǔn)是參量編碼的主要度量標(biāo)準(zhǔn)是可懂度可懂度。o 這類編碼是以提取并傳送語音的共性特征參這類編碼是以提取并傳送語音的共性特征參量為主要目標(biāo)的編碼方法，其量為主要目標(biāo)的編碼方法，其碼率較低碼率較低。一。一般參量編碼的般參量編碼的壓縮比為壓縮比為800900之間。之間。參量編碼參量編碼o 參量編碼又稱聲源編碼參量編碼又稱聲源編碼，是將信源信號在，是將信源信號在頻率域或其他正交變換域頻率域或其他正交變換域提取特征參量提取特征參量，并將其變換成數(shù)字代碼進(jìn)行傳輸。并將其變換成數(shù)字代碼進(jìn)行傳輸。o 低速率語音編碼，語音質(zhì)量不高。低速率語音編碼，語音質(zhì)量不高。o 線性

27、預(yù)測編碼線性預(yù)測編碼(LPC)及其他各種改進(jìn)形都及其他各種改進(jìn)形都屬于參量編碼。屬于參量編碼。382021-10-13語音編碼語音編碼o 混合編碼混合編碼：吸取上述兩類編碼的優(yōu)點，以參量：吸取上述兩類編碼的優(yōu)點，以參量編碼為基礎(chǔ)并附加一定的波形編碼特征，以實編碼為基礎(chǔ)并附加一定的波形編碼特征，以實現(xiàn)在可懂度基礎(chǔ)上適當(dāng)改善自然度的編碼方法現(xiàn)在可懂度基礎(chǔ)上適當(dāng)改善自然度的編碼方法。o 混合編碼的理論壓縮比混合編碼的理論壓縮比介于波形編碼和參量編介于波形編碼和參量編碼之間，且與語音質(zhì)量需求有關(guān)。碼之間，且與語音質(zhì)量需求有關(guān)。o 若要求混合編碼若要求混合編碼側(cè)重于個性特征側(cè)重于個性特征，則其壓縮比，則

28、其壓縮比接近接近波形編碼波形編碼；若要求混合編碼；若要求混合編碼側(cè)重于共性側(cè)重于共性，則其壓縮比靠近則其壓縮比靠近參量編碼參量編碼?；旌暇幋a混合編碼o 混合編碼將波形編碼和參量編碼組合起來混合編碼將波形編碼和參量編碼組合起來，克，克服了原有波形編碼和參量編碼的弱點，結(jié)合了服了原有波形編碼和參量編碼的弱點，結(jié)合了各自長處，力圖保持波形編碼的高質(zhì)量和參量各自長處，力圖保持波形編碼的高質(zhì)量和參量編碼的低速率，在編碼的低速率，在416kbps速率上能夠得速率上能夠得到高質(zhì)量的合成語音。到高質(zhì)量的合成語音。o 多脈沖激勵線性預(yù)測編碼（多脈沖激勵線性預(yù)測編碼（MPLPC），規(guī)劃），規(guī)劃脈沖激勵線性預(yù)測編碼

29、（脈沖激勵線性預(yù)測編碼（KPELPC）,碼本激碼本激勵線性預(yù)測編碼（勵線性預(yù)測編碼（CELP）402021-10-13語音編碼語音編碼o 參量編碼參量編碼，一般又稱為，一般又稱為聲碼器聲碼器，而，而混合編碼混合編碼，一般稱為，一般稱為軟聲碼器軟聲碼器。o 在上述在上述3類編碼中，類編碼中，波形編碼質(zhì)量最高波形編碼質(zhì)量最高，其，其質(zhì)量幾乎與壓縮處理之前相同，適用于于公質(zhì)量幾乎與壓縮處理之前相同，適用于于公共骨干（固定）通信網(wǎng)；共骨干（固定）通信網(wǎng)；參量編碼質(zhì)量最差參量編碼質(zhì)量最差，不能用于骨干通信網(wǎng)，僅適用于特殊通信，不能用于骨干通信網(wǎng)，僅適用于特殊通信系統(tǒng)，如軍事與保密通信系統(tǒng)；系統(tǒng)，如軍事與

30、保密通信系統(tǒng)；混合編碼質(zhì)混合編碼質(zhì)量量介于兩者之間，目前主要介于兩者之間，目前主要用于移動通信網(wǎng)用于移動通信網(wǎng)。移動通信中的語音編碼技術(shù)移動通信中的語音編碼技術(shù) 分配給移動通信的頻譜資源不多，所以采用低速率分配給移動通信的頻譜資源不多，所以采用低速率的編碼技術(shù)。的編碼技術(shù)。o GSM系統(tǒng)中采用系統(tǒng)中采用規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測（規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測（RPE-LTP）語音編碼方案。純編碼速率為語音編碼方案。純編碼速率為13kbps。o CDMA IS-95系統(tǒng)采用系統(tǒng)采用高通碼激勵線性預(yù)高通碼激勵線性預(yù)測（測（QCELP） 編碼技術(shù)。編碼技術(shù)。422021-10-13GSM系統(tǒng)語音編碼簡介系統(tǒng)語音編

31、碼簡介：采用均勻量化，量化級數(shù) 2-13 ， 13bit/樣值。 信源A/D分段語音編碼8000/s13bit/sample160sample/20ms260bit/20ms13kb/s13bit/sample語音編碼前速率160*13/20ms=2080bit/20ms432021-10-13本章要求本章要求o 語音編碼技術(shù)（語音編碼技術(shù)（3種）種）o 2G移動通信中的語音編碼技術(shù)移動通信中的語音編碼技術(shù)442021-10-13信道編碼信道編碼o 信道編碼基本概念（目的、任務(wù)、種類）信道編碼基本概念（目的、任務(wù)、種類）o 卷積碼，卷積碼，Turbo碼的概念碼的概念o 交織交織信道編碼信道編碼

32、o 信道編碼是為了保證通信系統(tǒng)的傳輸可靠性信道編碼是為了保證通信系統(tǒng)的傳輸可靠性，克服信道中的噪聲和干擾，專門設(shè)計的一，克服信道中的噪聲和干擾，專門設(shè)計的一類抗干擾技術(shù)和方法。類抗干擾技術(shù)和方法。o 它根據(jù)一定的它根據(jù)一定的(監(jiān)督監(jiān)督)規(guī)律在待發(fā)送的信息碼規(guī)律在待發(fā)送的信息碼元中元中(人為的人為的)加入一些必要的加入一些必要的(監(jiān)督監(jiān)督)碼元，碼元，在接收端利用這些監(jiān)督碼元與信息碼元之間在接收端利用這些監(jiān)督碼元與信息碼元之間的的(監(jiān)督監(jiān)督)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)和糾正差錯，以提高信規(guī)律，發(fā)現(xiàn)和糾正差錯，以提高信息碼元傳輸?shù)目煽啃浴Ｏ⒋a元傳輸?shù)目煽啃浴?62021-10-13信道編碼信道編碼o 稱待發(fā)送的碼

33、元為信息碼元，人為加入多余稱待發(fā)送的碼元為信息碼元，人為加入多余碼元為碼元為監(jiān)督監(jiān)督(或校驗或校驗)碼元碼元。o 信道編碼的目的信道編碼的目的，試圖以，試圖以最少的監(jiān)督碼元最少的監(jiān)督碼元為為代價，以換取最大程度的代價，以換取最大程度的可靠性提高可靠性提高。472021-10-13信道編碼的分類信道編碼的分類o 從功能上看可以分為三類從功能上看可以分為三類n （1）檢錯碼：）檢錯碼：僅具有發(fā)現(xiàn)差錯的功能，如循環(huán)僅具有發(fā)現(xiàn)差錯的功能，如循環(huán)冗余校驗冗余校驗CRC碼，自動請求重傳碼，自動請求重傳ARQ等；等；n （2）糾錯碼：）糾錯碼：僅具有自動糾正差錯的功能，如僅具有自動糾正差錯的功能，如循環(huán)碼中

34、的循環(huán)碼中的BCH碼、碼、RS碼及卷積碼、級聯(lián)碼、碼及卷積碼、級聯(lián)碼、Turbo碼等；碼等；n （3）混合檢錯糾錯碼，）混合檢錯糾錯碼，既具有檢錯功能又具有既具有檢錯功能又具有糾錯功能的信道編碼，最典型是混合糾錯功能的信道編碼，最典型是混合ARQ、又、又稱為稱為HARQ。482021-10-13信道編碼的分類信道編碼的分類o 從結(jié)構(gòu)和規(guī)律上分兩大類從結(jié)構(gòu)和規(guī)律上分兩大類n 線性碼線性碼：監(jiān)督關(guān)系方程是線性方程的信道編碼：監(jiān)督關(guān)系方程是線性方程的信道編碼稱為線性碼，目前大部分實用化的信道編碼均稱為線性碼，目前大部分實用化的信道編碼均屬于線性碼，比如線性分組碼，線性卷積碼都屬于線性碼，比如線性分組

35、碼，線性卷積碼都是經(jīng)常采用的信道編碼。是經(jīng)常采用的信道編碼。n 非線性碼非線性碼：一切監(jiān)督關(guān)系方程不滿足線性規(guī)律：一切監(jiān)督關(guān)系方程不滿足線性規(guī)律的信道編碼均稱為非線性碼。的信道編碼均稱為非線性碼。492021-10-13幾種最典型的信道編碼幾種最典型的信道編碼o 分組碼分組碼是最早應(yīng)用的信道編碼技術(shù)，在分組碼每個碼字是最早應(yīng)用的信道編碼技術(shù)，在分組碼每個碼字中，中，監(jiān)督碼元僅與本組的信息碼元有關(guān)監(jiān)督碼元僅與本組的信息碼元有關(guān)，而與別組的信，而與別組的信息碼元無關(guān)。息碼元無關(guān)。o 線性分組碼是按照代數(shù)規(guī)律構(gòu)造的，故又稱為線性分組碼是按照代數(shù)規(guī)律構(gòu)造的，故又稱為代數(shù)編碼代數(shù)編碼。o 線性分組碼中的

36、分組是指編碼方法是線性分組碼中的分組是指編碼方法是按信息分組按信息分組來進(jìn)行來進(jìn)行，而線性是，而線性是指編碼規(guī)律即監(jiān)督位（校驗位）與信息位之指編碼規(guī)律即監(jiān)督位（校驗位）與信息位之間的關(guān)系遵從線性關(guān)系。間的關(guān)系遵從線性關(guān)系。線性分組碼一般可記為（線性分組碼一般可記為（n，k）碼，即）碼，即k位信息碼元為一個分組，編成位信息碼元為一個分組，編成n位碼元長度位碼元長度的碼組，而的碼組，而n-k位為監(jiān)督碼元的長度。位為監(jiān)督碼元的長度。502021-10-13線性分組碼線性分組碼o 奇偶檢驗碼奇偶檢驗碼是一種常見的檢錯碼。是一種常見的檢錯碼。o 它是在一個它是在一個n比特的數(shù)據(jù)分組中加入比特的數(shù)據(jù)分組中

37、加入1個校個校驗比特，該比特用來指示該分組中驗比特，該比特用來指示該分組中1的數(shù)目的數(shù)目是奇數(shù)還是偶數(shù)。是奇數(shù)還是偶數(shù)。 o 如果傳輸過程中發(fā)生了單個比特錯誤，不論如果傳輸過程中發(fā)生了單個比特錯誤，不論錯誤比特發(fā)生在校驗位還是在信息位，結(jié)果錯誤比特發(fā)生在校驗位還是在信息位，結(jié)果都將使接收到的數(shù)據(jù)分組中都將使接收到的數(shù)據(jù)分組中1的個數(shù)和校驗的個數(shù)和校驗比特的指示不一致，這樣接收端就知道該分比特的指示不一致，這樣接收端就知道該分組發(fā)生了錯誤。組發(fā)生了錯誤。 512021-10-13線性分組碼線性分組碼o 在線性分組碼中，最具有理論和實際價值的在線性分組碼中，最具有理論和實際價值的一個子類，稱為一個

38、子類，稱為循環(huán)碼循環(huán)碼；o 它因為具有它因為具有循環(huán)移位性循環(huán)移位性而得名，它產(chǎn)生簡單而得名，它產(chǎn)生簡單且具有很多可利用的代數(shù)結(jié)構(gòu)和特性。且具有很多可利用的代數(shù)結(jié)構(gòu)和特性。o 目前一些主要的有應(yīng)用價值的線性分組碼均目前一些主要的有應(yīng)用價值的線性分組碼均屬于循環(huán)碼。屬于循環(huán)碼。例如：在每個信息碼元分組例如：在每個信息碼元分組k中，中，n 僅能糾正一個獨立差錯的僅能糾正一個獨立差錯的漢明漢明(Hamming)碼碼；n 可以糾正多個獨立差錯的可以糾正多個獨立差錯的BCH碼碼；n 可以糾正單個突發(fā)差錯的可以糾正單個突發(fā)差錯的Fire碼碼；n 可糾正多個獨立或突發(fā)差錯的可糾正多個獨立或突發(fā)差錯的RS碼碼

39、。522021-10-13卷積碼卷積碼o 記為記為(n,k,m)碼，其中碼，其中k表示每次輸入編碼器的位數(shù)，表示每次輸入編碼器的位數(shù)，n則為每次輸出編碼器的位數(shù)，而則為每次輸出編碼器的位數(shù)，而m則表示編碼器中寄則表示編碼器中寄存器的節(jié)存器的節(jié)(個個)數(shù)，它的約束長度為數(shù)，它的約束長度為m1位。正是因為位。正是因為每時刻編碼器輸出每時刻編碼器輸出n位碼元它不僅與該時刻輸入的位碼元它不僅與該時刻輸入的k位位碼元有關(guān)，而且還與編碼器中碼元有關(guān)，而且還與編碼器中m級寄存器記憶的以前若級寄存器記憶的以前若干時刻輸入的信息碼元有關(guān)，所以稱它為非分組的有記干時刻輸入的信息碼元有關(guān)，所以稱它為非分組的有記憶編

40、碼。憶編碼。o 卷積碼的譯碼既可以采用與分組碼類似的代數(shù)譯碼方法卷積碼的譯碼既可以采用與分組碼類似的代數(shù)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，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是具有最大似然譯碼用。而且在概率譯碼方法中最常用是具有最大似然譯碼特性的特性的Viterbi譯碼算法。譯碼算法。532021-10-13交織技術(shù)交織技術(shù) o 前面介紹的各類信道編碼都是針對獨立差錯前面介紹的各類信道編碼都是針對獨立差錯（隨機(jī)錯誤）設(shè)計的。（隨機(jī)錯誤）設(shè)計的。o 但在有些情況下的差錯主要是但在有些情況下的差錯主要是突發(fā)的突發(fā)的，如衰，如衰落信道中

41、，一個突發(fā)差錯可能引起一連串的落信道中，一個突發(fā)差錯可能引起一連串的錯誤。此時，前面介紹的糾獨立差錯的編碼錯誤。此時，前面介紹的糾獨立差錯的編碼將無能為力，這就需要可以糾正很長的突發(fā)將無能為力，這就需要可以糾正很長的突發(fā)差錯，而且還不限于單個突發(fā)的編碼技術(shù)，差錯，而且還不限于單個突發(fā)的編碼技術(shù)，此即此即交織碼技術(shù)。交織碼技術(shù)。 542021-10-13交織技術(shù)交織技術(shù)o 交織交織是在復(fù)合差錯控制信道上使用的一種簡是在復(fù)合差錯控制信道上使用的一種簡單而有效的編碼技術(shù)，它可以大大提高糾突單而有效的編碼技術(shù)，它可以大大提高糾突發(fā)錯誤的能力，可使抗較短突發(fā)錯誤的碼變發(fā)錯誤的能力，可使抗較短突發(fā)錯誤的碼

42、變成抗較長突發(fā)錯誤的碼，使糾正單個突發(fā)錯成抗較長突發(fā)錯誤的碼，使糾正單個突發(fā)錯誤的碼變成能糾多個突發(fā)錯誤的碼。誤的碼變成能糾多個突發(fā)錯誤的碼。 552021-10-13交織技術(shù)原理交織技術(shù)原理o 交織交織/解交織原理解交織原理o 交織矩陣交織矩陣 解交織矩陣解交織矩陣 562021-10-13交織編碼交織編碼o 交織器的主要缺點是：交織器的主要缺點是：在交織和解交織過程中，會產(chǎn)生在交織和解交織過程中，會產(chǎn)生2MN個符號的個符號的附加時延附加時延，這對實時業(yè)務(wù)，特別是語音，這對實時業(yè)務(wù)，特別是語音業(yè)務(wù)帶來不利的影響，所以對于語音等實時業(yè)務(wù)時交織業(yè)務(wù)帶來不利的影響，所以對于語音等實時業(yè)務(wù)時交織器的

43、尺寸不能取太大。器的尺寸不能取太大。o 交織器的改進(jìn)主要是處理附加時延大以及由于采用某種交織器的改進(jìn)主要是處理附加時延大以及由于采用某種固定形式的交織方式有可能產(chǎn)生特殊的相反效果，即存固定形式的交織方式有可能產(chǎn)生特殊的相反效果，即存在將一些隨機(jī)差錯交織為突發(fā)差錯。在將一些隨機(jī)差錯交織為突發(fā)差錯。o 為了克服以上的缺點，人們研究了很多交織方法，如卷為了克服以上的缺點，人們研究了很多交織方法，如卷積交織器和偽隨機(jī)交織器等。積交織器和偽隨機(jī)交織器等。o 在在CDMA2000和和WCDMA系統(tǒng)中都采用了系統(tǒng)中都采用了交織編碼交織編碼來提高系統(tǒng)的性能。來提高系統(tǒng)的性能。級聯(lián)碼級聯(lián)碼o 級聯(lián)碼是一種復(fù)合結(jié)

44、構(gòu)的編碼級聯(lián)碼是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的編碼，它不同于上，它不同于上述單一結(jié)構(gòu)線性分組碼和卷積碼，它是由述單一結(jié)構(gòu)線性分組碼和卷積碼，它是由兩兩個以上單一結(jié)構(gòu)的短碼個以上單一結(jié)構(gòu)的短碼，復(fù)合級聯(lián)成更長編，復(fù)合級聯(lián)成更長編碼的一種有效方式。碼的一種有效方式。582021-10-13級聯(lián)碼級聯(lián)碼o 級聯(lián)碼級聯(lián)碼如果遇上少量的隨機(jī)錯誤，那么內(nèi)碼如果遇上少量的隨機(jī)錯誤，那么內(nèi)碼就可以糾正之；如果遇到較長的突發(fā)錯誤，就可以糾正之；如果遇到較長的突發(fā)錯誤，內(nèi)碼則無能為力，就由糾密集型突發(fā)錯誤很內(nèi)碼則無能為力，就由糾密集型突發(fā)錯誤很強(qiáng)的外碼來糾正。強(qiáng)的外碼來糾正。o 另一種做法是，內(nèi)碼作檢錯碼，外碼作糾錯另一種做法是

45、，內(nèi)碼作檢錯碼，外碼作糾錯碼，使譯碼過程簡化。碼，使譯碼過程簡化。o 由于由于RS碼糾突發(fā)錯誤的能力強(qiáng)，在兩級編碼糾突發(fā)錯誤的能力強(qiáng)，在兩級編碼方案中碼方案中RS碼常用作外碼，而內(nèi)碼則可以碼常用作外碼，而內(nèi)碼則可以采用不同的線性分組碼，如正交碼、循環(huán)碼采用不同的線性分組碼，如正交碼、循環(huán)碼等，當(dāng)然也可以采用卷積碼作為內(nèi)碼。等，當(dāng)然也可以采用卷積碼作為內(nèi)碼。592021-10-13級聯(lián)碼級聯(lián)碼o 級聯(lián)碼級聯(lián)碼能有效對抗無線衰落信道中常常出現(xiàn)能有效對抗無線衰落信道中常常出現(xiàn)的突發(fā)錯誤。的突發(fā)錯誤。o 級聯(lián)碼設(shè)計常常在外碼和內(nèi)碼之間設(shè)一個交級聯(lián)碼設(shè)計常常在外碼和內(nèi)碼之間設(shè)一個交織器，以打散突發(fā)錯誤。

46、織器，以打散突發(fā)錯誤。602021-10-13級聯(lián)碼級聯(lián)碼o 級聯(lián)碼分為串行級聯(lián)碼和并行級聯(lián)碼兩種類型級聯(lián)碼分為串行級聯(lián)碼和并行級聯(lián)碼兩種類型。n 典型的典型的串行級聯(lián)碼串行級聯(lián)碼是由內(nèi)碼為卷積碼，外碼為是由內(nèi)碼為卷積碼，外碼為RS碼串接級聯(lián)構(gòu)成一組長碼，其性能優(yōu)于單一結(jié)構(gòu)碼串接級聯(lián)構(gòu)成一組長碼，其性能優(yōu)于單一結(jié)構(gòu)長碼，而復(fù)雜度又比單一結(jié)構(gòu)長碼簡單的多長碼，而復(fù)雜度又比單一結(jié)構(gòu)長碼簡單的多;n 最典型的最典型的并行級聯(lián)碼是并行級聯(lián)碼是Turbo碼碼，是由直接輸出，是由直接輸出和有、無交織的同一類型的遞歸型簡單卷積碼三和有、無交織的同一類型的遞歸型簡單卷積碼三者并行的復(fù)合結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成。者并行的復(fù)

47、合結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成。612021-10-13Turbo碼碼 o Turbo碼編碼器原理框圖碼編碼器原理框圖 o 由于由于Turbo碼的優(yōu)良性能，在第三代移動碼的優(yōu)良性能，在第三代移動通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)CDMA2000和和WCDMA中，均采用了中，均采用了Turbo碼。碼。 622021-10-13ARQ與與HARQo 自動請求重發(fā)自動請求重發(fā)ARQ和混合型和混合型ARQ，是往往，是往往傳送數(shù)據(jù)信息時經(jīng)常采用的差錯控制技術(shù)。傳送數(shù)據(jù)信息時經(jīng)常采用的差錯控制技術(shù)。o ARQ與與HARQ由于采用了反饋重傳技術(shù)，由于采用了反饋重傳技術(shù)，因此時延較大，一般不適合于實時話音業(yè)務(wù)因此時延較大，一般不適

48、合于實時話音業(yè)務(wù)，而比較適合于對時延不敏感，但對可靠性，而比較適合于對時延不敏感，但對可靠性要求很高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。要求很高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。o HARQ是一種既能檢錯重發(fā)又能糾錯的復(fù)合是一種既能檢錯重發(fā)又能糾錯的復(fù)合技術(shù)，它是將反饋重傳的技術(shù)，它是將反饋重傳的ARQ與自動前向與自動前向糾錯的糾錯的FEC相結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)的一項新技術(shù)相結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)的一項新技術(shù)，特別是一類自適應(yīng)遞增冗余式，特別是一類自適應(yīng)遞增冗余式HARQ尤為尤為值得注意。值得注意。632021-10-13信道編碼信道編碼o 第三代移動通信的三大主流技術(shù)第三代移動通信的三大主流技術(shù)都采用了都采用了卷卷積碼和積碼和 Turbo碼碼兩種信道

49、編碼。兩種信道編碼。n 在高速率、對譯碼時延要求不高的數(shù)據(jù)鏈路中在高速率、對譯碼時延要求不高的數(shù)據(jù)鏈路中使用使用Turbo碼碼。n 在語音和低速率、對譯碼時延要求高的通信鏈在語音和低速率、對譯碼時延要求高的通信鏈路中路中使用卷積碼使用卷積碼;n 在其他邏輯信道如接入、控制、基本數(shù)據(jù)信道在其他邏輯信道如接入、控制、基本數(shù)據(jù)信道中也中也使用卷積碼。使用卷積碼。3G系統(tǒng)使用的信道編碼系統(tǒng)使用的信道編碼第五章第五章 抗衰落技術(shù)抗衰落技術(shù)n 5.1 分集分集 n 5.2 編碼編碼 n 5.3 均衡均衡 662021-10-13均衡均衡o 在衰落信道中引入均衡的目的是減輕或消除在衰落信道中引入均衡的目的是

50、減輕或消除由于頻率選擇性衰落造成的符號間的干擾由于頻率選擇性衰落造成的符號間的干擾ISI。o 在移動環(huán)境中，由于信道的時變多徑傳播特在移動環(huán)境中，由于信道的時變多徑傳播特性，會引起嚴(yán)重的碼間干擾（性，會引起嚴(yán)重的碼間干擾（ISI），可以），可以通過信號處理的方法來對抗通過信號處理的方法來對抗ISI，均衡就是，均衡就是指在接收端采取的各種用來處理碼間干擾（指在接收端采取的各種用來處理碼間干擾（ISI）的技術(shù)。）的技術(shù)。 分為：分為：頻域均衡和時域均衡頻域均衡和時域均衡。672021-10-13頻域均衡頻域均衡o 頻域均衡頻域均衡，它主要從頻域角度來滿足無失真，它主要從頻域角度來滿足無失真?zhèn)鬏敆l件

51、，它是通過分別校正系統(tǒng)的幅頻特傳輸條件，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(wǎng)絡(luò)中。固定式有線傳輸網(wǎng)絡(luò)中。682021-10-13時域均衡時域均衡o 時域均衡時域均衡，它主要從時間響應(yīng)考慮以使包含，它主要從時間響應(yīng)考慮以使包含均衡器在內(nèi)的整個系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)滿足理想均衡器在內(nèi)的整個系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)滿足理想的無碼間串繞的條件。目前廣泛利用橫向濾的無碼間串繞的條件。目前廣泛利用橫向濾波器來實現(xiàn)，它可以根據(jù)信道的特性的變化波器來實現(xiàn)，它可以根據(jù)信道的特性的變化而不斷的進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)比頻域方便，性能而不斷的進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)比頻

52、域方便，性能一般也比頻域好，故得到廣泛的應(yīng)用。特別一般也比頻域好，故得到廣泛的應(yīng)用。特別是在時變的移動信道中，幾乎都采用時域的是在時變的移動信道中，幾乎都采用時域的實現(xiàn)方式，因此下面僅討論時域自適應(yīng)均衡實現(xiàn)方式，因此下面僅討論時域自適應(yīng)均衡。692021-10-13均衡技術(shù)均衡技術(shù)o 并非所有移動通信系統(tǒng)均要求使用自適應(yīng)均并非所有移動通信系統(tǒng)均要求使用自適應(yīng)均衡器。衡器。o 如果信道頻率選擇性衰落引入時延功率譜的如果信道頻率選擇性衰落引入時延功率譜的擴(kuò)散擴(kuò)散(即多徑擴(kuò)散即多徑擴(kuò)散)區(qū)間為區(qū)間為 m,而傳輸?shù)南⒍鴤鬏數(shù)南⒎柕某掷m(xù)時間為符號的持續(xù)時間為Ts，當(dāng)，當(dāng) Ts m 時，移動時，移動

53、信道就可以不必要使用自適應(yīng)均衡。信道就可以不必要使用自適應(yīng)均衡。o CDMA系統(tǒng)和正交頻分復(fù)用系統(tǒng)和正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)不系統(tǒng)不需要自適應(yīng)均衡技術(shù)。需要自適應(yīng)均衡技術(shù)。702021-10-13均衡技術(shù)均衡技術(shù)o GSM數(shù)字式蜂窩系統(tǒng)，由于是采用了時分?jǐn)?shù)字式蜂窩系統(tǒng)，由于是采用了時分多址多址TDMA方式，對各用戶信息傳送是采用方式，對各用戶信息傳送是采用時分復(fù)用方式，其時分復(fù)用方式，其符號速率比較高符號速率比較高， Ts m，所以必須使用自適應(yīng)均衡技術(shù)。所以必須使用自適應(yīng)均衡技術(shù)。o 北美的北美的IS-54、IS-136等數(shù)字式蜂窩系統(tǒng)等數(shù)字式蜂窩系統(tǒng)也需要采用自適應(yīng)均衡器。也需要采用自適應(yīng)

54、均衡器。712021-10-13均衡的原理均衡的原理 o 在無線通信系統(tǒng)中，發(fā)送端的變換器（如調(diào)在無線通信系統(tǒng)中，發(fā)送端的變換器（如調(diào)制器）、信道和接收端的反變換器（如接收制器）、信道和接收端的反變換器（如接收機(jī)前端、中頻和檢測器中的匹配濾波器等）機(jī)前端、中頻和檢測器中的匹配濾波器等）等效為一個沖激響應(yīng)為的基帶信道濾波器。等效為一個沖激響應(yīng)為的基帶信道濾波器。 722021-10-13均衡的原理均衡的原理o 均衡器實際上就是等效基帶信道濾波器的逆均衡器實際上就是等效基帶信道濾波器的逆濾波器。濾波器。o 設(shè)計均衡器時應(yīng)當(dāng)在減小碼間干擾（設(shè)計均衡器時應(yīng)當(dāng)在減小碼間干擾（ISI）的同時的同時最大化均

55、衡器輸出的信噪比最大化均衡器輸出的信噪比。 732021-10-13時域均衡器的分類時域均衡器的分類o 時域均衡從原理上可以劃分為線性與非線性時域均衡從原理上可以劃分為線性與非線性兩大類型。兩大類型。n 1. 線性均衡器：結(jié)構(gòu)相對比較簡單但多數(shù)無線線性均衡器：結(jié)構(gòu)相對比較簡單但多數(shù)無線通信系統(tǒng)并沒有采用線性均衡，因為它的噪聲通信系統(tǒng)并沒有采用線性均衡，因為它的噪聲增強(qiáng)要比非線性均衡大。增強(qiáng)要比非線性均衡大。 主要實現(xiàn)方式為橫向主要實現(xiàn)方式為橫向濾波器，還有格形濾波器。濾波器，還有格形濾波器。n 2. 非線性均衡器：在最小序列誤差概率準(zhǔn)則下非線性均衡器：在最小序列誤差概率準(zhǔn)則下，最大似然序列判決

56、，最大似然序列判決MLSD是最優(yōu)的，但是其是最優(yōu)的，但是其實現(xiàn)的計算復(fù)雜度是隨著多徑干擾符號長度實現(xiàn)的計算復(fù)雜度是隨著多徑干擾符號長度L呈呈指數(shù)增長。指數(shù)增長。742021-10-13均衡器均衡器o 均衡器通常以數(shù)字方式實現(xiàn)，線性或非線性均衡器通常以數(shù)字方式實現(xiàn)，線性或非線性均衡器一般采用橫向濾波器或格型濾波器。均衡器一般采用橫向濾波器或格型濾波器。n 橫向濾波器有橫向濾波器有N 1個延時單元、個延時單元、N個可調(diào)的復(fù)個可調(diào)的復(fù)數(shù)抽頭。數(shù)抽頭。n 格型濾波器采用了更復(fù)雜的遞歸結(jié)構(gòu)，它有更格型濾波器采用了更復(fù)雜的遞歸結(jié)構(gòu)，它有更好的數(shù)值穩(wěn)定性和收斂性，并且也便于改變結(jié)好的數(shù)值穩(wěn)定性和收斂性，并且也便于改變結(jié)構(gòu)長度。構(gòu)長度。o 本章主要考慮橫向濾波器型結(jié)構(gòu)。本章主要考慮橫向濾波器型結(jié)構(gòu)。752021-10-13均衡器類型、結(jié)構(gòu)和算法均衡器類型、結(jié)構(gòu)和算法 762021-10-13線性均衡線性均衡 o 線性橫向濾波器型結(jié)構(gòu)線性橫向濾波器型結(jié)構(gòu) 772021-10-13線性均衡線性均衡o 橫向濾波器抽頭越多即橫向濾波器抽頭越多即N越大越大，控制范圍也，控制范圍也就越大，就越大，均衡