第3章移动通信中的编码和调制技术(3)

1、移动通信原理与系统移动通信原理与系统1/48第三章第三章 移动通信的编码移动通信的编码和调制技术和调制技术 第3章 移动通信中的编码和调制技术实验安排：实验一： 4月24（星期三）：1-2节2A小班，3-4节1A小班 4月26（星期五）：1-2节1B小班，3-4节2B小班实验二： 5月8（星期三）：1-2节2A小班，3-4节1A小班 5月10（星期五）：1-2节1B小班，3-4节2B小班2/37第3章 移动通信中的编码和调制技术3/37实验三： 6月5（星期三）：1-2节2A小班，3-4节1A小班 6月7（星期五）：1-2节1B小班，3-4节2B小班实验四： 6月12（星期三）：1-2节2A小

2、班，3-4节1A小班 6月14（星期五）：1-2节1B小班，3-4节2B小班第3章 移动通信中的编码和调制技术4/37第第2章问题：章问题：1、移动通信传播的基本特性？2、什么是多径衰落？在时间上引起什么现象？3、自由空间传播损耗的分贝公式？4、什么是多普勒频移？计算公式是什么？在频率上会引起什么现象？第3章 移动通信中的编码和调制技术5/37移动通信编码技术问题：移动通信编码技术问题：1、信源编码的原理是什么？GSM系统的信源编码器是什么？编码后的信息速率是多少？2、信道编码的原理是什么？3、移动通信的信号处理流程？4、信道编码的分类？分别处理什么情况？第3章 移动通信中的编码和调制技术6/

3、37移动通信编码技术补充问题：移动通信编码技术补充问题：1、GSM移动通信系统采用什么信道编码方式？2、对于分组码（80,70）,它的编码效率是多少？3、请画出对长度为128bit的信息进行交织编码的简略图？（注：分成8个组）第3章 移动通信中的编码和调制技术7/37本章提示本章提示l 有效性：占用尽可能少的信道资源，传送尽可能多的信源信息。l 可靠性：指在传输的过程中，抵抗各类客观、自然干扰的能力。l 安全性：在传输中的安全保密性能，即发端防伪造、篡改、收端防窃听的能力等。频段、时隙频段、时隙和功率和功率第3章 移动通信中的编码和调制技术8/37本章提示本章提示编码技术编码技术l 蜂窝移动通

4、信系统由于频率资源受限，一般信源编码技术如PCM、ADPCM、 M等，因为编码速率高而未被采用。蜂窝移动通信均采用13kbit/s以下低速率语音编码。l 信道编码是以增加传输码元冗余度，降低有效码元传输速率为代价，以牺牲通信的有效性换取通信的可靠性。第3章 移动通信中的编码和调制技术9/37本章提示本章提示编码技术编码技术l 突发性干扰是快衰落在衰落深度和持续时间较长的情况下，对信号造成成串的错误，用一般信道编码方法很难纠错；只能用交织技术将成串的错误转换成随机差错后，再用信道编码方法纠错。第3章 移动通信中的编码和调制技术10/37本章提示本章提示编码技术编码技术l Turbo码是近年来倍受

5、瞩目的一项新技术。虽然它的复杂性、译码时延对有些应用带来困难（例如对实时语音），但它是目前已知的可实现的好的编码技术之一。 第3章 移动通信中的编码和调制技术11/37要掌握的名词解释要掌握的名词解释 FSK: Frequency Shift Keying,移频键控移频键控 GMSK：Gaussian-filtered Minimum Shift Keying,高斯滤波最小移位键控高斯滤波最小移位键控 PSK：Phase Shift Keying,移相键控 QPSK：Quaternary Phase Shift Keying,四相相移键控 PCM：Pulse Code Modulation,脉

6、码调制OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用正交频分复用第3章 移动通信中的编码和调制技术12/37第第3 3章章 移动通信中的编码和调制技术移动通信中的编码和调制技术3.1 概述3.2 编码技术3.3 调制技术 3.4 扩频技术第3章 移动通信中的编码和调制技术13/373.1 概述3.2 编码技术3.2.1 信源编码3.2.2 信道编码3.2.3 交织编码3.3 调制技术 3.4 扩频技术第第3章章 移动通信的编码和调制技术移动通信的编码和调制技术第3章 移动通信中的编码和调制技术14/373.1 概述3.2 编码技术3

7、.3 调制技术 3.3.1 调制与解调技术3.3.2 FSK调制3.3.3 高斯最小移频键控（GMSK）3.3.4 QPSK调制技术3.4 扩频技术第第3章章 移动通信的编码和调制技术移动通信的编码和调制技术第3章 移动通信中的编码和调制技术15/373.1 概述概述 第一代模拟移动通信系统（1G）因其容量小，语音质量不高，保密性差，不能提供非话业务，限制了模拟系统的进一步发展。1991年，GSM900MHz数字蜂窝移动通信系统在欧洲问世，从此，移动通信跨入了第二代（2G）。 本文的主要研究对象为第二代移动通信（GSM），以下内容中移动通信即代表第二代移动通信，即蜂窝移动通信系统。第3章 移动

8、通信中的编码和调制技术16/37 GSM系统传输与处理的信号主要是语音和数据业务，涉及的主要信号流程如图3-1所示。移动通信信号处理流程 第3章 移动通信中的编码和调制技术17/37信道编码信源编码TDMA帧形成调制功率放大信道解码信源解码TDMA帧分离解调放大图3-1 移动通信信号处理流程 模拟模拟信号信号a) 语音发送b) 语音接收语音编码语音编码数字数字信号信号移动台甲移动台甲基站基站第3章 移动通信中的编码和调制技术18/373.2.1 信源编码信源编码别废话，拣主要的说别废话，拣主要的说 使用信源编码的目的l 在移动通信系统中，信源编码主要指 语音编码。压缩信源产生的冗余信息，降低开

9、销，提高传输的有效性。历数移动通信中的信源编码技术第3章 移动通信中的编码和调制技术19/37移动通信系统的移动通信系统的信源编码信源编码n信源编码方式2.5G、3G和和4G2G(GSM)第3章 移动通信中的编码和调制技术20/371、GSM系统的语音编码系统的语音编码 由于GSM系统是一种全数字系统， 语音或其它信号都要进行数字化处理， 因而第一步要把语音模拟信号转换成数字信号（即1和0的组合）。 语音信号有多种编码方式， 但最基本的是脉冲编码调制PCM。 典型的脉冲编码调制电路组成如图3-2所示。A/D转换转换第3章 移动通信中的编码和调制技术21/37图3-2 脉冲编码调制（PCM）电路

10、组成 PCM编码是采用A律波形编码， 分为三步： 第3章 移动通信中的编码和调制技术22/37 语音编码技术通常分为三类：波形编码、声源编码（或参量编码）和混合编码。 波形编码波形编码的目的在于尽可能精确地再现原来的语音波形。 声源编码声源编码是将语音信息用特定的声源模型表示。 混合编码混合编码把波形编码的高质量和声码器的高效压缩性融为一体，尤其在16bit/s8kbit/s范围内达到了良好的语音质量。第3章 移动通信中的编码和调制技术23/37l波形编码器语音质量较高， 但要求的比特速率相应的较高。 l声码器编码可以是很低的速率（可以低于5 kbs）， 虽然不影响语音的可懂性， 但语音的失真

11、很大， 很难分辨是谁在讲话。 l因此GSM系统语音编码器是采用声码器和波形编码器的混合物混合编码器， 全称为规则脉冲长期预测编码（RPE-LTP编码器）， 见图3-3。 GSM系统使用的编码器系统使用的编码器第3章 移动通信中的编码和调制技术24/37图3-3 GSM语音编码器框图 声码器声码器波形编码器波形编码器模拟语音的模拟语音的数字编码数字编码第3章 移动通信中的编码和调制技术25/37从GPRS开始，引入数据业务 常用的图像编码方案：JPEG、JPEG2000、H.261、H.263等 常用的视频编码方案：MPEG-1、 MPEG-2、 MPEG-4、 H.2642、图像视频编码、图像

12、视频编码第3章 移动通信中的编码和调制技术26/37n信道编码与信源编码的区别：图 信源编码与信道编码3.2.2 信道编码信道编码第3章 移动通信中的编码和调制技术27/373.2.2 信道编码（续）信道编码（续） 使用信道编码的目的l 可以降低信道随机的差错。 信道编码的实现l 信道编码是通过在发送信息时加入冗余的数据位来改善信道链路的性能的。 分类l 分组编码l 卷积编码第3章 移动通信中的编码和调制技术28/37一、一、 信道编码原理信道编码原理 对于加性高斯白噪声信道，额定带宽为B(Hz)、接收信号功率为P(W)及噪声谱密度为 P(W/Hz)，其信道容量可由下面的香农公式给出：C =

13、B220log1log1PBN BNS （5-1） 带宽带宽信噪比信噪比第3章 移动通信中的编码和调制技术29/37一、一、 信道编码原理（续）信道编码原理（续）l 信道编码是通过增加相关的冗余数据来提高系统性能，也就是以增加传输带宽为代价来取得编码增益的。牺牲有效性牺牲有效性提高可靠性提高可靠性第3章 移动通信中的编码和调制技术30/37 信道编码：在发射机的基带部分，信道编码器按照某种确定的约束规则，把一段数字信息映射成另一段包含更多数字比特的码序列，然后把已被编码的码序列进行调制以便在无线信道中传送。 信道译码：接收机可以用信道编码的约束规则来检测或纠正由于在无线信道中传输而引入的一部分

14、或全部的误码。 用于检测错误的信道编码称做检错编码；可纠错的信道编码被称做纠错编码。第3章 移动通信中的编码和调制技术31/37 为了便于理解， 我们举一个简单的例子加以说明。 假定要传输的信息是一个“0”或是一个“1”， 为了提高保护能力， 各添加3个比特： 信息 添加比特 发送比特 例子：例子：0 01 11111110000000000000011111111+ +第3章 移动通信中的编码和调制技术32/37 对于每一比特(0或1)， 只有一个有效的编码组(0000或1111)。 如果收到的不是0000或1111， 就说明传输期间出现了差错。 比例关系是1 4， 必须发送的是该信息所需要

15、的4倍的比特。 保护作用如何? 接收编码组可能为： 判决结果： 00000000001000100110011001110111 111111110 00 0X1 11 1第3章 移动通信中的编码和调制技术33/37移动通信系统中，常用到的信道编码： 奇偶校验码 重复码 循环冗余校验码 分组码 卷积码二、信道编码的分类：二、信道编码的分类：第3章 移动通信中的编码和调制技术34/37、奇偶校验码：、奇偶校验码：特点：特点：编码速率较高；只能发现奇数个错误，不能纠错。编码过程：编码过程：把信源编码后的信息流分成等长码组；在每一信息组之后加入一位校验码元。奇校验：奇校验：10110010偶校验：偶

16、校验：10110010101100101101100100第3章 移动通信中的编码和调制技术35/37、重复码：、重复码：特点：特点：编码和解码速率较高；信道有效利用率低，可检错和纠错。编码过程：编码过程：将信号重复传几次。如：如：10110010纠错方法：纠错方法：只要正确传输的次数多于传错次数，就可少数服从多数排除差错。1011001010110010第3章 移动通信中的编码和调制技术36/37、循环冗余校验码（、循环冗余校验码（CRC）：）：特点：特点：编码和解码设备都中等复杂；检错和纠错能力较强。数据信息：数据信息：M(x)=1101011011生成式：生成式： G(x)=10011R

17、4M(x)/ G(x)= 11010110110000/ 10011余数：余数：1110待发送的编码：待发送的编码： T(x)= 1101011011 1110第3章 移动通信中的编码和调制技术37/373、循环冗余校验码（、循环冗余校验码（CRC）（续）：）（续）：接收信息：接收信息：R(x)= 1101011011 1110生成式：生成式： G(x)=10011R4M(x)/ G(x)= 1101011011 1110 / 10011余数：为余数：为0，则接收正确，则接收正确恢复的数据信息为：恢复的数据信息为： M(x)= 1101011011第3章 移动通信中的编码和调制技术38/374

18、、分组编码、分组编码 要使信道编码具有一定的检错或纠错能力，必须加入一定的多余码元。 信息码元先按组进行划分，然后对各信息组按一定规则加入多余码元，这些附加监督码元仅与本组的信息码元有关，而与其他码组的信息无关，这种编码方法称为分组编码。 实现框图如图3-5所示：第3章 移动通信中的编码和调制技术39/37图3-5 分组编码原理框图 分组编码器分组编码器信息信息信息信息1冗余冗余1消息组消息组编码组编码组信息信息2冗余冗余2不相关不相关相关相关第3章 移动通信中的编码和调制技术40/37、分组码的基本描述、分组码的基本描述二进制分组码编码器的输入是一个长度为k的信息矢量a a=(a1,a2,.

19、ak),它通过一个线性变换，输出一个长度等于n的码字C C。 GCa式中G G为kn的矩阵，称作生成矩阵。Rc=k/n称作编码率。长度等于k的输入矢量有2k个，因此编码得到的码字也是2k个。这个码字的集合称作线性分组码，即(n, k) 分组码。对一个分组码的生成矩阵G G，也存在一个(n-k)n矩阵H H满足 TGHO1 1n1 1k? ? k kn第3章 移动通信中的编码和调制技术41/37、分组码的基本描述（续）、分组码的基本描述（续）H称作校验矩阵，它也满足 性质：1、汉明距离：两个等字符串对应位置的不同字符的个数。2、码的最小距离：任意两个码字之间汉明距离的最小值，表示为dmin。dm

20、in是衡量码的抗干扰能力（检、纠错能力）的重要参数，dmin越大，码的抗干扰能力就越强。HT OC或检验码字是检验码字是否有错否有错第3章 移动通信中的编码和调制技术42/37、分组码的基本描述（续）、分组码的基本描述（续）理论分析表明： （n, k）线性分组码能纠正t个错误的充分必要条件是 （n, k）线性分组码能发现接收码字中l个错误的充分必要条件是 （n, k）线性分组码能纠正t个错误并能发现l（l t）个错误的充分必要条件是 min1dl min1dtl min12dtmin21dt第3章 移动通信中的编码和调制技术43/372、编码效率、冗余度、码重编码效率、冗余度、码重l 在分组码

21、中，数据每k个信息比特分为一组，k个信息位与增加的（nk）个比特组成一个n比特的码组（或码字），这种码叫做(n，k)分组码。l 分组中(n-k)/k比值称为码的冗余度，k/n比值称为编码效率。第3章 移动通信中的编码和调制技术44/372、编码效率、冗余度、码重（续）、编码效率、冗余度、码重（续） 除编码效率k/n外，码字的另一个重要参数是码重，即码字中非零的码元数目。不同类型的分组码具有不同的特性。l 线性分组码l 系统码l 循环码码字中码字中1的个数的个数第3章 移动通信中的编码和调制技术45/375、卷积编码、卷积编码特点：特点：编码和编码设备简单，性能高；解码复杂。编码过程：编码过程：

22、K约束长度：图例中K4+1=5R编码效率：图例中R1/2（1进2出）第3章 移动通信中的编码和调制技术46/37 在GSM系统中， 同时使用分组编码和卷积编码。 首先对一些信息比特进行分组编码， 构成一个“信息分组+奇偶(校验)比特”的形式， 然后对全部比特做卷积编码， 从而形成编码比特。 这两次编码适用于语音和数据二者， 但它们的编码方案略有差异。 采用“两次”编码的好处是： 在有差错时，能检测的检测(利用分组编码特性)，能校正的校正(利用卷积编码特性) 。 二次编码二次编码第3章 移动通信中的编码和调制技术47/37 GSM系统首先是把语音分成20 ms的音段， 这20 ms的音段通过语音

23、编码器被数字化和语音编码， 产生260个比特流， 并被分成： (1) 50个最重要比特。 （2) 132个重要比特。 （3) 78个不重要比特。 如图3-7所示， 对上述50个最重要比特添加3个检验比特(分组编码)， 这53个比特同132个重要比特与4个尾比特一起卷积编码， 比率比率1 2， 因而得378个比特， 另外78个比特不予保护。378+78=456 信源编码后的码速率为13Kb/s二次编码例子：二次编码例子：第3章 移动通信中的编码和调制技术48/37图3-7 GSM数字话音的纠错编码 （53+136）*237813Kb/s13Kb/s* *20ms=260bit20ms=260bi

24、t1:21:2最重要最重要重要重要不重要不重要分组编码分组编码分组编码分组编码卷积编码卷积编码第3章 移动通信中的编码和调制技术经过信道编码后，20ms语音块发送456bit。速率：456*（1s/20ms）=22.8Kbit/s语音编码（信源编码）后的速率为13Kbit/s信道编码后的速率为22.8Kbit/s49/37第3章 移动通信中的编码和调制技术50/373.2.3 交织技术交织技术 信道编码的作用l 对信源编码的数据增加一些冗余数据，对信源编码的数据进行监督，以使在接收时能从接收的数据中检出由于传送过程中引起的随机差错从而进行纠错。 交织技术的作用l 对付在传输过程中产生的连续突发

25、的干扰。第3章 移动通信中的编码和调制技术51/37第3章 移动通信中的编码和调制技术52/37第3章 移动通信中的编码和调制技术53/37第3章 移动通信中的编码和调制技术54/37第3章 移动通信中的编码和调制技术55/37交织技术原理交织技术原理 假定由一些4比特组成的消息分组， 把4个相继分组中的第1个比特取出来， 并让这4个第1比特组成一个新的4比特分组， 称作第一帧， 4个消息分组中的比特24， 也作同样处理， 如图3-8所示。 第3章 移动通信中的编码和调制技术56/37图3-8 交织原理 进行分组进行分组1 1帧帧结论：打乱正常顺序结论：打乱正常顺序进行传输进行传输第3章 移动

26、通信中的编码和调制技术57/37GSM系统中交织方式系统中交织方式例子： 话音编码器和信道编码器将每一20 ms语音数字化并编码， 提供456个比特。 首先对它进行内部交织， 即将456个比特分成8帧， 每帧57比特， 见图3-9。 第3章 移动通信中的编码和调制技术58/37图3-9 GSM 20 ms话音编码交织 123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 45620ms20ms信息纠错编码后数据信息纠错编码后数据456bit456bit进行分组，分为M57组，每组N8位第第1 1帧帧第3章 移动通信中的编码和调制技术59/

27、37交织技术特点交织技术特点 任何长度lM的突发差错，经交织后成为至少被N1位隔开后的一些单个独立差错。 完成交织与去交织变换在不计信道时延条件下，将产生2MN个符号的时延，其中发、收端各占一半。第3章 移动通信中的编码和调制技术60/37l 什么是调制？l 将低频信号的频谱搬移到较高的载波频率上l 为什么要调制？l 低频语音信号无法传播很远距离l 天线尺寸要与信号波长匹配l 移动通信的频谱资源在高频上3.3.1 调制与解调调制与解调第3章 移动通信中的编码和调制技术61/37l 模拟调制：用模拟调制信号去控制高频载波的频率、相位以及幅度等。l FM 、PM 、AMl 数字调制：用数字信号来调

28、制某一高频率的正弦或脉冲载波，使已调信号能通过带限信道传输。l ASK、FSK、PSK、QPSK等3.3.1 调制与解调（续）调制与解调（续）第3章 移动通信中的编码和调制技术62/37 语音调制信号 人的耳朵能够听到语音的频率在2020 000 Hz的范围内。 一般认为只要有3003400 Hz， 就足以表达说话的内容了。 声音范围的频率被称作低频或音频。第3章 移动通信中的编码和调制技术63/37 常用的数字调制方式：l 频移键控，FSKl 相移键控，BPSKl 四相键控，QPSKl 高斯最小频移键控，GMSK第3章 移动通信中的编码和调制技术64/37图3-10 FSK基本原理示意图 调

29、制信号调制信号0 0和和1 1载波信号载波信号FSK的输入信号是从哪里出来的？频移键控FSK的基本原理如下图所示。 3.3.2 FSK调制调制第3章 移动通信中的编码和调制技术65/37 传送编码为10001101， 其工作波形示意如图3-11所示。 从图中可以看出， FSK调制相当于D/A变换， 经过调制后的数字信号变成了f1、 f2二值频率变化， 显然， 这个信号具有模拟信号的特点。 完成频移键控后， 接收端如何解调出这个二进制码呢？FSK解调如图3-12所示。 例子：例子：第3章 移动通信中的编码和调制技术66/37图3-11 FSK波形示意图 f1f1f2f2调制信号调制信号已调信号已

30、调信号第3章 移动通信中的编码和调制技术67/37图3-12 FSK解调 中心频率为中心频率为f1f1中心频率为中心频率为f2f2第3章 移动通信中的编码和调制技术68/37带通滤波器带通滤波器f1f1f1f1f2f2判决：判决：1 1接收：接收：1 11 11 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1信源信息：信源信息：带通滤波器带通滤波器f2f2判决：判决：0 0 0 0 0 00 0合并：合并： 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 第3章 移动通信中的编码和调制技术69/373.3.3 高斯最小移频键控（高斯最小移频键控（GMSK）

31、在数字调制技术中，其中应用最多的是最小频移键控MSK、 平滑调频TFM、 高斯最小频移键控GMSK。 GSM系统采用高斯最小频移键控GMSK。 GMSK与FSK不同之处是： （1） 在调制时， 使高、 低电平所调制的两个频率f1、 f2尽可能接近， 即频移最小， 这样可节省频带。 第3章 移动通信中的编码和调制技术70/37 （2） GMSK调制可以控制相位的连续性， 在每个码元持续期Ts内， 频移恰好引起/2的相位变化。 （3） 在MSK之前加入了高斯滤波器， 因其滤波特性与高斯曲线相似， 故以此相称。 GMSK信号产生原理如图3-13所示。 第3章 移动通信中的编码和调制技术71/37图3

32、-13 GMSK信号产生原理 单极性码单极性码第3章 移动通信中的编码和调制技术72/373.3.4 QPSK调制技术调制技术一、二相调制一、二相调制BPSK BPSK 二、四相调制二、四相调制QPSK QPSK 三、偏移三、偏移QPSKQPSKOQPSKOQPSK第3章 移动通信中的编码和调制技术73/37一、一、 二相调制二相调制BPSKBPSK1.1.二相调制信号二相调制信号S SBPSKBPSK( (t t) ) 在二进制相位调制中，二进制的数据bk=1可以用相位不同取值表示，例如 ( )cos(1)BPSKckbbsttkTtkT 其中011kkkbb 由于cos()coscctt

33、，所以BPSK信号一般也可以表示为 ( )( )cosBPSKcstb tt第3章 移动通信中的编码和调制技术74/37一、一、 二相调制二相调制BPSKBPSK（续）（续） 设二进制的基带信号b(t)的波形为双极性NRZ码,BPSK信号的波形如图3.22所示。 00Tb0ttt-1+A-A+A-A+1b(t)s2PSK(t)cosAt10110图 3.22 BPSK波形调制信号调制信号载波信号载波信号已调信号已调信号第3章 移动通信中的编码和调制技术75/37一、一、 二相调制二相调制BPSKBPSK（续）（续）功率谱功率谱 BPSK 信号是一种线性调制，当基带波形为NRZ码时，其功率谱如图

34、3.23所示。 如图，基带波形为如图，基带波形为NRZNRZ码时码时 BPSKBPSK信号有较大的副瓣，副瓣的总功率信号有较大的副瓣，副瓣的总功率约占信号的总功率约占信号的总功率10%10%，带外辐射严重。，带外辐射严重。 为了减小带外辐射，可考虑用为了减小带外辐射，可考虑用M M进制代替二进制。进制代替二进制。图 3.23 NRZ基带信号的BPSK信号功率谱 -40-30-20-100fcfc+Rbfc+2Rbfc-2Rbfc-RbdB第3章 移动通信中的编码和调制技术76/371、QPSK调制原理调制原理 QPSK又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控。QPSK利用载波的四种不同相位来

35、表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征，原理框图如图3-15所示：二、二、 四相相移键控四相相移键控QPSKQPSK第3章 移动通信中的编码和调制技术77/37图3-15 QPSK调制器原理框图同相支路同相支路I I正交支路正交支路Q Q第3章 移动通信中的编码和调制技术78/37QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串行变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I（t）和Q（t），然后对Acost和Asint进行调制，

36、相加后即可得到QPSK信号。第3章 移动通信中的编码和调制技术79/37图3-16 二进制码经串并变换后的码型调制信号调制信号串并转换串并转换第3章 移动通信中的编码和调制技术80/37二、二、 四相调制四相调制QPSKQPSKQPSKQPSK信号的功率谱和带宽信号的功率谱和带宽正交调制产生QPSK信号实际上是把两个BPSK信号相加。它们有相同的功率相同的功率谱谱 ，带宽也为B=Rb。频带效率B/Rb则提高为1。已调信号功率谱的副瓣仍然很大 ，在两个支路加入升余弦特性低通滤波器(如图3.29)，以减小已调信号的副瓣。 图 3-28 QPSK的限带传输I(t)ak,bksQPSK(t)S/Pco

37、sctSQ(t)-+SI(t)LPFsinctLPFQ(t)图 3-29 升余弦滤波特性0sT21sT2112sTsT2)1 (sT2)1 (sT21Tsf)(fHrcTs/2第3章 移动通信中的编码和调制技术81/37QPSK解调原理解调原理 由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其原理框图如图3-17所示。二、二、 四相相移键控四相相移键控QPSKQPSK（续）（续）第3章 移动通信中的编码和调制技术82/37图 QPSK解调器原理框图Asin(wt)Asin(wt)Acos(wt)Acos(

38、wt)第3章 移动通信中的编码和调制技术83/37三、三、 偏移偏移QPSKQPSK（OQPSKOQPSK）把QPSK两个正交支路的码元时间上错开Ts/2=Tb，这样每经过Tb时间，只有一个支路的符号发生变化，因此相位的跳变就被限制在90，减小了信号包络的波动幅度。功率谱和带宽效率不变。调制原理图和相位跳变路径为： 图 3-34 OQPSK信号相位跳变路径IQ+1+1-1-1S/PTbLPFLPFcosctsinct+- -SOQPSK(t)输入数据图 3-35 OQPSK调制器原理图第3章 移动通信中的编码和调制技术84/373.3.5 扩频技术（扩频技术（P150） 基本原理定义：扩频通信

39、方式是将数字基带信号扩展到一个很宽的频带进行传输的一种调制方式。 实现 在发送端，使用比信息速率高很多倍的伪随机码来扩展数字基带信号的频谱，形成低功率谱密度、宽带的信号来发送； 在接收端，使用同步后的伪随机码进行解扩，恢复出窄带的有用信号，从而减少噪声对信号的影响。第3章 移动通信中的编码和调制技术85/37 优点 该调制方式具有多种优点：抗干扰、抗衰落以及通信的隐蔽性等，最初用于军事通信。 移动通信的码分多址方式（CDMA）就是建立在扩频通信的基础上。 第3章 移动通信中的编码和调制技术86/373.4 扩扩 频频 通通 信信3.4.1 伪噪声伪噪声(PN)序列序列13.4.2 扩频通信原理

40、扩频通信原理 2第3章 移动通信中的编码和调制技术87/373.4.1 伪噪声（伪噪声（PN）序列）序列m m序列的功率谱序列的功率谱m m序列的随机性质序列的随机性质序列的产生序列的产生伪噪声序列第3章 移动通信中的编码和调制技术88/37序列的产生序列的产生伪噪声序列（PN序列）具有类似随机噪声的一些统计特性，但和真正的随机信号不同，它可以重复产生和处理，故称作伪随机噪声序列。PN序列有多种，最常用的一种是最长线性反馈移位寄存器序列，也称作m序列。由m级寄存器构成的线性移位寄存器如下图： 初值初值！初值！初值不为不为0 0第3章 移动通信中的编码和调制技术89/37m序列的随机性质序列的随

41、机性质（1）m序列的随机特性： 平衡特性在m序列的一个完整周期N=2m-1内，0的个数和1的个数总是相差为1。 相关特性 m序列的自相关函数是周期的二值函数。可以证明，对长度为N的m序列都有结果。 第3章 移动通信中的编码和调制技术90/37m序列的随机性质序列的随机性质（2）,10,1,2, .( )1a anl NlRnnN 其余n和Ra,a(n)都是取离散值, 下图是N=7的自相关函数曲线 第3章 移动通信中的编码和调制技术91/37m序列的功率谱序列的功率谱（1）m序列的信号是一个周期信号，所以其功率谱是一个离散谱， 222011( )=( )sincncnNnnP fffNNTNN图

42、4.45(a)给出了N=7的m(t)的功率谱特性。图4.45(b)给出了一些功率谱包络随N变化的情况。可以看出在序列周期T保持不变的情况下，随着N的增加，m(t)的码片Tc=T/N变短，脉冲变窄，频谱变宽，谱线变短。包络包络谱线谱线第3章 移动通信中的编码和调制技术92/37m序列的功率谱序列的功率谱（2）第3章 移动通信中的编码和调制技术93/373.4.2 扩频通信原理扩频通信原理扩频和解扩直扩系统抗窄带干扰的能力 第3章 移动通信中的编码和调制技术94/37一、扩频与解扩一、扩频与解扩采用2PSK系调制的直接扩频通信系统如图4.46所示。 b(t)和c(t)相乘的结果使携带信息的基带信号的带宽被扩展到近似为c(t)的带宽Bc。扩展的倍数就等于基带周期的码片数： cbbcBTNBT扩频扩频调制调制解扩解扩解调解调恢复恢复信号信号基带基带信号信号PN