第3章關(guān)鍵技術(shù)1

1、第1章 移動(dòng)通信概述l 語(yǔ)音編解碼技術(shù) l 調(diào)制與解調(diào)技術(shù) l 擴(kuò)頻通信l 分集接收技術(shù)l 鏈路自適應(yīng)技術(shù)l OFDM技術(shù)l 軟件無(wú)線電技術(shù)l 智能天線l MIMO技術(shù)l 聯(lián)合檢測(cè)l 認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)（RC）第1章 移動(dòng)通信概述學(xué)習(xí)目標(biāo) 理解并掌握GSM系統(tǒng)和CDMA系統(tǒng)中的語(yǔ)音編碼、調(diào)制解調(diào)、擴(kuò)頻通信、分集技術(shù)這些關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，并能用自己的語(yǔ)言陳述其工作過(guò)程。 了解鏈路自適應(yīng)技術(shù)，掌握鏈路自適應(yīng)技術(shù)的基本概念，包括自適應(yīng)調(diào)制、自適應(yīng)差錯(cuò)控制、反饋信令設(shè)計(jì)等。 理解正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）的基本原理，了解其與多輸入多輸出系統(tǒng)（MIMO）相結(jié)合的應(yīng)用。 了解軟件無(wú)線電的發(fā)展歷程，理解軟件無(wú)線電

2、的基本原理，包括寬帶/多頻段天線與寬帶射頻模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、高速并行DSP技術(shù)等各個(gè)部分模塊的作用及功能。 理解智能天線的基本原理與應(yīng)用，包括智能天線的接受準(zhǔn)則和自適應(yīng)算法。 掌握多輸入多輸出系統(tǒng)（MIMO）的基本原理、核心技術(shù)與應(yīng)用。第1章 移動(dòng)通信概述學(xué)習(xí)指導(dǎo) 在移動(dòng)通信發(fā)展的近三十年里，從傳統(tǒng)大功率的單基站到蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，從本地覆蓋到區(qū)域、全國(guó)覆蓋，并實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)與國(guó)際的漫游，從提供單一的話音業(yè)務(wù)到提供多媒體業(yè)務(wù)，從1G、2G系統(tǒng)到3G、4G系統(tǒng)等等，移動(dòng)通信技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步。因此本章主要介紹現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中應(yīng)用的和正在不斷發(fā)展的一些關(guān)鍵技術(shù)，如語(yǔ)音編碼技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、多址

3、技術(shù)、分集技術(shù)、擴(kuò)頻通信鏈路自適應(yīng)技術(shù)、OFDM技術(shù)、軟件無(wú)線電、智能天線、MIMO系統(tǒng)、聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)、認(rèn)知無(wú)線電等。本章涉及的基本概念很多，大家要仔細(xì)領(lǐng)會(huì)它們的涵義，而且這些關(guān)鍵技術(shù)是學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容的基礎(chǔ)。為了幫助您對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握，建議您在學(xué)習(xí)本章時(shí)充分利用我們?yōu)槟峁┑谋菊轮R(shí)地圖。第1章 移動(dòng)通信概述知識(shí)地圖第1章 移動(dòng)通信概述語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1 GSM語(yǔ)音編解碼技術(shù)簡(jiǎn)介 CDMA中的語(yǔ)音編解碼技術(shù)簡(jiǎn)介 AMR語(yǔ)音編碼技術(shù)簡(jiǎn)介 第1章 移動(dòng)通信概述 語(yǔ)音編碼技術(shù)是將語(yǔ)音波形通過(guò)采樣、量化，然后利用二進(jìn)制碼表示出來(lái)，即是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后在信道中傳輸；語(yǔ)音解碼技術(shù)

4、是上述過(guò)程的逆過(guò)程。主要分為:語(yǔ)音編解碼技術(shù)要盡可能地使語(yǔ)音信號(hào)的原始波形在接收方無(wú)失真地恢復(fù)!語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1該技術(shù)基于時(shí)域模擬話音的波形，按一定的速率采樣、量化，對(duì)每個(gè)量化點(diǎn)用代碼表示。解碼是相反過(guò)程，將接收的數(shù)字信號(hào)序列經(jīng)解碼和濾波后恢復(fù)成模擬信號(hào)。波形編碼能提供很好的話音質(zhì)量，但編碼速率較高，一般應(yīng)用在對(duì)信號(hào)帶寬要求不高的通信中。常見(jiàn)的波形編碼技術(shù)包括有脈沖編碼調(diào)制（PCM）、增量調(diào)制（DM）、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制（ADPCM）、自適應(yīng)增量調(diào)制（ADM）、自適應(yīng)傳輸編碼（ATC）等。波形編碼 參數(shù)編碼 混合編碼參數(shù)編碼又稱聲源編碼，該技術(shù)

5、基于發(fā)音模型，從模擬話音中提取各個(gè)特征參量并進(jìn)行量化編碼，可實(shí)現(xiàn)低速率語(yǔ)音編碼，但話音質(zhì)量只能達(dá)到中等。常見(jiàn)的參數(shù)編碼技術(shù)包括有線性預(yù)測(cè)（LPC）聲碼器和余弦聲碼器等，80年代中期人們又對(duì)LPC聲碼器進(jìn)行了改進(jìn)，提出了混合激勵(lì)、規(guī)則激勵(lì)等?；旌暇幋a是將波形編碼和參數(shù)編碼結(jié)合起來(lái)，吸收有波形編碼的高質(zhì)量和參數(shù)編碼的低速率這兩者之優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn)的混合編碼技術(shù)有基于線性預(yù)測(cè)技術(shù)的分析-合成編碼算法，如泛歐GSM系統(tǒng)的規(guī)則脈沖激勵(lì)-長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼（RPE-LTP）混合編碼方案等。第1章 移動(dòng)通信概述1、 GSM語(yǔ)音編解碼技術(shù)簡(jiǎn)介語(yǔ)音編解碼技術(shù)簡(jiǎn)介 線性預(yù)測(cè)編碼（LPC）技術(shù)是將線性預(yù)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于語(yǔ)音編碼領(lǐng)域

6、，形成了較有效的話音分析技術(shù)。利用LPC技術(shù)能有效降低聲碼器的編碼速率，但質(zhì)量不盡人意。對(duì)此可采用聲激勵(lì)聲碼器來(lái)構(gòu)成更精確的激勵(lì)模型，這樣系統(tǒng)就包括兩條不同的傳輸路徑：一條路徑產(chǎn)生并傳送線性預(yù)測(cè)參數(shù)（線性濾波器數(shù)目和增益等）；另一路徑是濾出波形信號(hào)的低頻部分，并傳送波形編碼。在接收端的話音合成器中，將收到的低頻話音信號(hào)經(jīng)過(guò)適當(dāng)組合以及平滑處理后，作為激勵(lì)信號(hào)輸入到數(shù)字濾波器中以恢復(fù)話音，而數(shù)字濾波器由接收到的預(yù)測(cè)參數(shù)所確定。這種改進(jìn)的線性預(yù)測(cè)編碼，同時(shí)對(duì)話音信號(hào)的特征參數(shù)和原信號(hào)的部分波形進(jìn)行了編碼，所以稱為混合編碼。 語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1第1章 移動(dòng)通信概述 GSM數(shù)字移動(dòng)通信系

7、統(tǒng)采用13 kbit/s 的“規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼（RPE-LTP）”語(yǔ)音編碼技術(shù)，它包括預(yù)處理、LPC分析、短時(shí)分析濾波、長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)和規(guī)則碼激勵(lì)編碼等5個(gè)主要部分，如圖3-1所示。為使合成波形更接近于原信號(hào)，該方案采用間隔相等、相位和幅度優(yōu)化的規(guī)則脈沖作為激勵(lì)源，并結(jié)合長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，從而消除信號(hào)冗余度，降低了編碼速率，且易于實(shí)現(xiàn)。語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1圖3-1 RPE-LTP編碼示意圖主要完成兩件工作，離散語(yǔ)音信號(hào)和高頻預(yù)加重。先用8kHz采樣頻率對(duì)輸入的模擬語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣得到離散語(yǔ)音信號(hào)S0(n)，濾除S0(n)中的直流分量，得到S0f(n)；再采用一階有限沖激響應(yīng)（FIR）濾波

8、器進(jìn)行高頻預(yù)加重，得到信號(hào)S(n)；加重的目的是加強(qiáng)語(yǔ)音譜中的高頻共振峰，從而提高譜參數(shù)估值的精確性。產(chǎn)生供短時(shí)分析濾波時(shí)使用的參數(shù),然后按20ms一幀進(jìn)行處理，共取160個(gè)話音樣本，編碼為260bit的編碼塊，每幀計(jì)算出8個(gè)LPC反射系數(shù)r(i)，再轉(zhuǎn)換成對(duì)數(shù)面積比參數(shù)LAR（i），最后對(duì)LAR進(jìn)行量化得到LARc，一方面送到解碼器，另一方面對(duì)它解碼，恢復(fù)出量化后的反射系數(shù)r(i)，以供短時(shí)分析濾波時(shí)使用。主要用于濾除語(yǔ)音信號(hào)樣點(diǎn)之間的短時(shí)相關(guān)性，它讓信號(hào)S(n)經(jīng)過(guò)格型濾波器，產(chǎn)生短時(shí)LP余量信號(hào)d(n)。 長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)是為了除去語(yǔ)音信號(hào)相鄰基音周期之間的長(zhǎng)時(shí)相關(guān)性，以便壓縮編碼速率。長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)

9、按子幀處理，每一幀分成4個(gè)子幀。長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)使用過(guò)去子幀中經(jīng)過(guò)處理后恢復(fù)出來(lái)的短時(shí)余量信號(hào)d(n)，對(duì)當(dāng)前子幀的余量信號(hào)d(n)進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)d(n)和d(n)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，獲得各個(gè)子幀的長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)系數(shù)b和最佳延時(shí)N，分別用2bit和7bit編碼，即bc和Nc，把它們作為邊信息送到解碼器。將各個(gè)子幀的長(zhǎng)時(shí)余量信號(hào)e(n)=d(n) -d(n)送往RPE編碼器的前端加權(quán)感覺(jué)濾波器。長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)是為了除去語(yǔ)音信號(hào)相鄰基音周期之間的長(zhǎng)時(shí)相關(guān)性，以便壓縮編碼速率。長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)按子幀處理，每一幀分成4個(gè)子幀。長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)使用過(guò)去子幀中經(jīng)過(guò)處理后恢復(fù)出來(lái)的短時(shí)余量信號(hào)d(n)，對(duì)當(dāng)前子幀的余量信號(hào)d(n)進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過(guò)

10、對(duì)d(n)和d(n)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，獲得各個(gè)子幀的長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)系數(shù)b和最佳延時(shí)N，分別用2bit和7bit編碼，即bc和Nc，把它們作為邊信息送到解碼器。將各個(gè)子幀的長(zhǎng)時(shí)余量信號(hào)e(n)=d(n) -d(n)送往RPE編碼器的前端加權(quán)感覺(jué)濾波器。第1章 移動(dòng)通信概述語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1第1章 移動(dòng)通信概述2、 CDMA中的語(yǔ)音編解碼技術(shù)簡(jiǎn)介 CDMA的語(yǔ)音編碼主要采用碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼（CELP），它 包 含 多 種 算 法 ， 如 美 國(guó) 聯(lián) 邦 通 信 標(biāo) 準(zhǔn) 的 C E L P 算 法（4.8kb/s）、IS-54的VSELP算法（8kb/s）、IS-95的QCELP等，下面主要

11、簡(jiǎn)介IS-95所使用的QCELP算法。 語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1第1章 移動(dòng)通信概述（1）CELP（碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)）編碼概述 CELP語(yǔ)音編碼算法綜合使用了線性預(yù)測(cè)、矢量量化、感覺(jué)加權(quán)、A-B-S（綜合分析法）等技術(shù)，具有很清晰的語(yǔ)音品質(zhì)和很高的背景噪音免疫性。CELP編碼器的基本原理框圖如圖3-2所示。語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1圖 3-2 CELP編碼其原理框圖第1章 移動(dòng)通信概述CELP的解碼過(guò)程已經(jīng)包含在編碼過(guò)程中。在解碼時(shí)，根據(jù)編碼傳輸過(guò)來(lái)的信息從自適應(yīng)碼本和隨機(jī)碼本中找出最佳碼矢量，分別乘以各自的最佳增益并相加，可以得到激勵(lì)信號(hào)e(n)，將i(n)輸入到合成濾波器H(z

12、)，便可得到合成語(yǔ)音s(n),如圖3-3所示。 語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1CELP的解碼圖3-3 CELP 語(yǔ)音合成示意圖第1章 移動(dòng)通信概述 對(duì)CELP算法來(lái)說(shuō)碼本是關(guān)鍵。如果碼本編得好，就可以在低碼率的情況下獲得較好的語(yǔ)音質(zhì)量。CELP 碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼的主要特點(diǎn)是利用了人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)的掩蔽性等特性，采用了對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行感覺(jué)加權(quán)、用分?jǐn)?shù)延遲改進(jìn)基音預(yù)測(cè)、用修正的MSPE準(zhǔn)則來(lái)尋找“最佳”的延遲、基于信道錯(cuò)誤率估計(jì)的自適應(yīng)平滑器等多項(xiàng)技術(shù)，從而大大改善了語(yǔ)音的質(zhì)量，尤其改善了女性語(yǔ)音的質(zhì)量，在信道誤碼率較高的情況下也能合成自然度較高的語(yǔ)音。CELP算法的關(guān)鍵語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1

13、第1章 移動(dòng)通信概述 （2）QCELP 受激線性預(yù)測(cè)編碼 QCELP的編碼原理圖如圖3-4，采用了三種濾波器：動(dòng)態(tài)音調(diào)合成濾波器、線性預(yù)測(cè)編碼濾波器和自適應(yīng)濾波器，從而使得話音的自然度更好。QCELP采用動(dòng)態(tài)可變速率，大大降低了碼的平均速率。 語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1 圖3-4 QCELP方案框圖第1章 移動(dòng)通信概述 1） 對(duì)模擬話音按8kHz采樣； 2） 按20ms劃分一個(gè)話音幀，每幀有160個(gè)樣本點(diǎn)； 3) 160個(gè)樣本點(diǎn)生成3個(gè)參數(shù)子幀并不斷更新后按一定幀結(jié)構(gòu)送至接收端：濾波參數(shù)a1、a2、a12對(duì)任何速率每20ms更新一次，音調(diào)參數(shù)和碼表參數(shù)是不同速率更新次數(shù)不一樣；語(yǔ)音編解碼

14、技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1QCELP方案的實(shí)現(xiàn)4) 不同速率的參數(shù)變化如表3-2所示（表中1/8速率的6個(gè)比特不是碼表中取出的，而是采用偽隨機(jī)激勵(lì)）；5) 數(shù)據(jù)速率的選擇首先基于每一幀中的能量與3個(gè)門(mén)限值的比較，而3個(gè)門(mén)限值的選擇是基于背景噪聲電平的估計(jì)，每一幀中的能量由自相關(guān)函數(shù)R（0）值決定：若R（0）大于3個(gè)門(mén)限值，則選擇速率“1” 若R（0）大于2個(gè)門(mén)限值，則選擇速率“1/2” 若R（0）大于1個(gè)門(mén)限值，則選擇速率“1/4” 若R（0）小于所有門(mén)限值，則選擇速率“1/8” 每次只允許變化一次，半速率時(shí)門(mén)限“1”為實(shí)際門(mén)限的“1/2”第1章 移動(dòng)通信概述表3-2 QCELP的參數(shù)參數(shù)速率1(

15、9.6kbit/s)速率2(4.8kbit/s)速率3(2.4kbit/s)速率4(1.2.kbit/s)每幀更新LPC子幀次數(shù)1111每次LPC子幀更新所需取樣值160（20ms）160（20ms）160（20ms）160（20ms）每個(gè)子幀所占比特40201010每幀更新的音調(diào)合成子幀次數(shù)4210每次音調(diào)合成子幀更新所需取樣值每個(gè)音調(diào)合成子幀所占比特?cái)?shù)101010每幀更新的碼表子幀次數(shù)8421每次碼表子幀更新所需取樣值20（2.5ms）40（5ms）80（10ms）160（20ms）每個(gè)碼表子幀所占比特?cái)?shù)1010106*語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1第1章 移動(dòng)通信概述3 、AMR語(yǔ)音編

16、碼技術(shù)簡(jiǎn)介語(yǔ)音編碼技術(shù)簡(jiǎn)介 AMR (Adaptive Multi Rate,自適應(yīng)多速率)語(yǔ)音編碼是由3GPP制定的應(yīng)用于第三代移動(dòng)通信WCDMA和TD-SCDMA系統(tǒng)中的語(yǔ)音壓縮編碼。AMR的概念就是以更智能的方式解決信源編碼和信道編碼的速率分配問(wèn)題，使得無(wú)線資源的配置和利用更加靈活和高效。也就是說(shuō)，語(yǔ)音編碼速率是信道質(zhì)量的函數(shù)，即在不同的信道條件下，實(shí)際的語(yǔ)音編碼速率不同。語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1第1章 移動(dòng)通信概述（1） AMR支持的速率 AMR編碼技術(shù)采用自適應(yīng)算法選擇最佳的語(yǔ)音編碼速率。它支持八種速率：12.2kb/s，10.2kb/s，7.95 kb/s，7.40 kb/

17、s，6.70 kb/s，5.90 kb/s，5.15 kb/s和4.75 kb/s，此外它還包括低速率（1.80 kb/s）的背景噪聲編碼模式，如表3-3所示：編碼模式信源編碼速率AMR_4.754.75kb/sAMR_5.155.15 kb/sAMR_5.905.90 kb/sAMR_6.706.70 kb/s(PDC EFR)AMR_7.407.40 kb/s(TDMA EFR)AMR_7.957.95 kb/sAMR_10.210.2 kb/sAMR_12.212.2 kb/s(GSM EFR)AMR_SID1.90 kb/s語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1表3-3 AMR所支持的速率第

18、1章 移動(dòng)通信概述（2） 實(shí)際系統(tǒng)中AMR語(yǔ)音傳輸處理 下圖3-5為一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)中的AMR語(yǔ)音處理框圖，基站側(cè)和移動(dòng)臺(tái)側(cè)的AMR模型都是由以下的功能模塊組成的：可變速率的語(yǔ)音編碼器、可變語(yǔ)音編碼器速率對(duì)應(yīng)的可變速率信道糾錯(cuò)編碼器、信道估計(jì)單元與控制速率改變的控制單元。語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1圖3-5 采用AMR語(yǔ)音處理框圖第1章 移動(dòng)通信概述語(yǔ)音傳輸?shù)木唧w過(guò)程語(yǔ)音傳輸?shù)木唧w過(guò)程1） 上行鏈路：初始化后移動(dòng)臺(tái)以最低語(yǔ)音編碼速率傳輸，有關(guān)的速率模式和下行信道質(zhì)量信息送經(jīng)信道編碼器，并通過(guò)反向信道送給基站，基站首先進(jìn)行信道解碼，再進(jìn)行語(yǔ)音解碼。同時(shí)，對(duì)上行信道的質(zhì)量進(jìn)行信道估計(jì)，并檢測(cè)出移動(dòng)

19、臺(tái)送來(lái)的有關(guān)下行信道質(zhì)量的信息，將此信息送給基站控制單元，以此決定下行信道的語(yǔ)音編碼和信道編碼速率。基站還根據(jù)測(cè)量得到的有關(guān)下行信道質(zhì)量，請(qǐng)求上行信道的語(yǔ)音和信道編碼速率。2）下行鏈路：基站將當(dāng)前下行鏈路的速率模式和上行鏈路需要的速率請(qǐng)求通過(guò)下行鏈路送給移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)根據(jù)監(jiān)測(cè)到的下行速率模式進(jìn)行語(yǔ)音和信道解碼。同時(shí)，移動(dòng)臺(tái)對(duì)下行信道的質(zhì)量進(jìn)行信道估計(jì)，并將結(jié)果送給基站。從此，語(yǔ)音編碼器以新的請(qǐng)求速率進(jìn)行工作。3）信道估計(jì)：對(duì)上行和下行無(wú)線信道的質(zhì)量進(jìn)行估計(jì)，AMR選擇最佳信道和編碼模式以得到最佳的語(yǔ)音質(zhì)量并充分利用系統(tǒng)容量。語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1第1章 移動(dòng)通信概述 （3） AMR語(yǔ)

20、音編碼的關(guān)鍵技術(shù)語(yǔ)音編碼的關(guān)鍵技術(shù)1）VAD：話音激活檢測(cè)技術(shù)，用來(lái)檢測(cè)語(yǔ)音通信時(shí)是否有話音存在，它是變速率語(yǔ)音編碼中的關(guān)鍵。其基本原理是用部分語(yǔ)音編碼參數(shù)和自帶點(diǎn)評(píng)估計(jì)得到的能量信息與一個(gè)門(mén)限值做比較來(lái)檢測(cè)信號(hào)幀是否為語(yǔ)音幀。2）RDA：速率判決技術(shù)，主要包括SCR（信源控制速率）和CCR（信道控制速率），基本原理就是在無(wú)話和有話時(shí)采用不同的編碼速率，從而降低平均速率。3）ECU：差錯(cuò)隱藏技術(shù)，基本原理是在接收端對(duì)接收到的信號(hào)幀采用一定的方法進(jìn)行差錯(cuò)控制，如果發(fā)現(xiàn)該幀是正常語(yǔ)音幀，則用相應(yīng)的譯碼算法合成語(yǔ)音；如果是差錯(cuò)幀，則采用相應(yīng)的差錯(cuò)隱藏算法進(jìn)行處理。4）CAN：舒適背景噪聲產(chǎn)生技術(shù)，基

21、本原理是在發(fā)送端對(duì)背景噪聲進(jìn)行估計(jì)，并將其特征參數(shù)用靜音描述（SID：Silence Descriptor）幀傳送到接收端，SID幀中有關(guān)的背景噪聲參數(shù)被編碼，在接收端對(duì)SID幀進(jìn)行譯碼，然后就在沒(méi)有正常語(yǔ)音期間產(chǎn)生舒適的背景噪聲。語(yǔ)音編解碼技術(shù)語(yǔ)音編解碼技術(shù) 1第1章 移動(dòng)通信概述調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 2四相移相鍵控(QPSK)調(diào)制 /4移位QPSK(/4-QPSK)調(diào)制 高斯最小頻移鍵控(GMSK)調(diào)制 多進(jìn)制正交振幅調(diào)制（MQAM）第1章 移動(dòng)通信概述 調(diào)制解調(diào)技術(shù)的宗旨是為了使通信系統(tǒng)的抗干擾、抗衰落性能得到提高并使頻率資源得到更充分的利用。 一般在通信系統(tǒng)的發(fā)端進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制

22、后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。 解調(diào)制或解調(diào)，接收機(jī)端要將已調(diào)信號(hào)還原成要傳輸?shù)脑夹盘?hào)。 調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 2 通過(guò)調(diào)制解調(diào)可以實(shí)現(xiàn)以下的主要功能：(1)便于傳輸：將所需傳送的基帶信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移至相應(yīng)頻段的信道上以便于傳輸； (2)抗干擾：調(diào)制后具有較小的功率譜占用率（即功率的有效性），從而提升抗干擾能力； (3)提高系統(tǒng)有效性：?jiǎn)挝活l帶內(nèi)傳送盡可能高的信息率(bit/s/Hz)，即提高頻譜有效性。 第1章 移動(dòng)通信概述1、四相移相鍵控(QPSK)調(diào)制 QPSK技術(shù)應(yīng)用廣泛，是一種正交相移鍵控。圖3-6為傳統(tǒng)QPSK調(diào)制器框圖，其基本工作原理如下：調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 2圖3-

23、6 QPSK調(diào)制器 第1章 移動(dòng)通信概述調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 2圖3-7為相干QPSK解調(diào)器框圖。輸入帶通濾波器濾除帶外噪聲和鄰道干擾，濾波器輸出端信號(hào)分成兩部分，分別用同相和正交載波相干解調(diào)，之后兩路信號(hào)通過(guò)低通濾波、1比特模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換器再生出同相和正交基帶信號(hào)。這兩個(gè)信號(hào)流通過(guò)一個(gè)并/串(P/S)變換器再組合形成最初的比特流。圖3-7中載波恢復(fù)環(huán)路提供與接收未調(diào)信號(hào)同步的同相正交載波。 圖3-7 相干QPSK解調(diào)器 第1章 移動(dòng)通信概述 大多數(shù)實(shí)際的載波恢復(fù)電路在恢復(fù)載波過(guò)程中將產(chǎn)生一個(gè)相位模糊度。對(duì)QPSK系統(tǒng)很可能出現(xiàn)四相位模糊，產(chǎn)生嚴(yán)重的誤比特率。為清除相位模糊，可在

24、調(diào)制器中使用差分編碼器，在解調(diào)器中使用差分解碼器。圖3-8給出了差分QPSK解調(diào)器框圖。圖3-8 差分QPSK解調(diào)器框圖調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 2第1章 移動(dòng)通信概述一個(gè)未濾波QPSK信號(hào)的功率譜密度為：式中C為通過(guò)電阻的歸一化平均信號(hào)功率，2)(2)(2sin4)(bcbcbTffTffCTfS為比特持續(xù)時(shí)間。假定調(diào)制器中使用了具有升余弦函數(shù)均方根特性、滾降系數(shù)為 (最佳特性時(shí))的頻譜成形濾波器，則很容易得到QPSK信號(hào)濾波后的頻譜，如圖3-9所示。圖3-9中曲線(a)是未濾波QPSK頻譜，曲線(b)是帶幅度均衡器的滾降系數(shù)為的升余弦函數(shù)的幅度響應(yīng)，曲線(c)是已濾波QPSK頻譜只存在

25、加性高斯白噪聲(AWGN)，且無(wú)符號(hào)間干擾(ISI)時(shí)的幅度響應(yīng)。調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 212)1 (sbbQPSKffBf第1章 移動(dòng)通信概述2、/4/4移位移位QPSK(QPSK(/4-QPSK)/4-QPSK)調(diào)制調(diào)制 /4移位QPSK技術(shù)是在QPSK基礎(chǔ)上通過(guò)載波相位移動(dòng)/4和3/4得到的。該調(diào)制方案的主要優(yōu)點(diǎn)是它可使用非相干檢測(cè)（差分檢測(cè)或FM鑒頻器），用低復(fù)雜性的接收機(jī)就可完成。而且，當(dāng)存在多徑衰落時(shí)，它的工作性能優(yōu)。/4移位QPSK的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是同QPSK相比，包絡(luò)起伏比較小（它的最大相變?yōu)?350），故有較好的輸出譜特性。日本和美國(guó)的第二代蜂窩數(shù)字移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)都選用了該

26、調(diào)制方案。 調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 2圖3-10 /4移位QPSK和 /4CTPSK調(diào)制器第1章 移動(dòng)通信概述信號(hào)映射電路輸出端的第k個(gè)同相和正交脈沖由它的前一個(gè)脈沖電平Ik-1 、Qk-1及輸入符號(hào)ak 、bk決定。kkkkkQIIsincos11kkkkkQIQcossin11而ak、bk反過(guò)來(lái)與已調(diào)信號(hào)的相位變化有關(guān)，如表3-4，該調(diào)制器的其它部分同QPSK調(diào)制器表3-4 /4QPSK系統(tǒng)相移與信息比特關(guān)系7/45/43/4/4 相移1 01 10 10 0信息比特ak bk調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 2第1章 移動(dòng)通信概述 (1)基帶差分檢測(cè)：調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 2/

27、4移位QPSK的解調(diào)(2)中頻差分檢測(cè)：(3)限幅FM鑒頻器檢測(cè)：第1章 移動(dòng)通信概述3 3、 高斯最小移頻鍵控高斯最小移頻鍵控(GMSK)(GMSK)GMSK是一種恒包絡(luò)調(diào)制方案，其優(yōu)點(diǎn)是能在保持譜效率的同時(shí)維持相應(yīng)的同波道和鄰波道干擾，且包絡(luò)恒定，所以可用簡(jiǎn)單高效的C類(lèi)放大器實(shí)現(xiàn)。GMSK的基本原理是基帶信號(hào)先經(jīng)過(guò)高斯濾波器成形，再進(jìn)行最小移頻鍵控調(diào)制（MSK）。MSK是二進(jìn)制連續(xù)相位移頻鍵控（FSK）的一個(gè)特例，而GMSK主要是改進(jìn)了它的帶外特性，使其衰減速度加快。MSK調(diào)制器可用壓控振蕩器（VCO）或正交形式實(shí)現(xiàn)，如圖3-14所示，解調(diào)器可用相干檢測(cè)實(shí)現(xiàn)，也可用非相干檢測(cè)實(shí)現(xiàn)，如一比特差分檢測(cè)和二比特差分檢測(cè)等。調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 2圖3-14 MS