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1、Signal Transmission信号传输主要内容?语音编码?调制?信道编码?自动重传机制(ARQ)?移动卫星通信中典型的差错控制系统4.1语音编码?语音编码的目的是将模拟的声音信号转换为数字信号，而所采用的码率尽可能低?也就是数字化时，语音信号的冗余度尽可能的低?语音编码的原则：1.话音质量尽可能的好2.编码复杂度尽可能的低3.编译码所带来的时延应该受限：5 0 m s4.在移动通信中，编码信号必须对背景噪声和传输过程中的其他噪声具有鲁棒性4.1语音编码?语音编码的基本过程带宽限制300-3400Hz(模拟信号)采样(8000样值/s)A/D转换8bit/样值原始速率64kbits/s编
2、码，去除冗余度，信号速率降低4.1.1编码话音质量?MOS标准4.1.1编码话音质量?应用中的要求?数字语音信号的典型速率：网络话音质量：16kb/s,32kb/s,64kb/s移动广播通信：2.4 13kb/s4.1.2 语音编码体系概述4.1.2 语音编码体系概述?脉冲编码调制PCM,64kb/s,4.3?ADPCM(差分),32kb/s,4.1?LPC(线性预测编码),2.4kb/s,2.5CELP(码激励)，低速率语音编码VSELP(矢量和激励)?IMBE(改进多频带激励),6.5kb/s,3.4宽带语音、视频编码4.2 调制技术4.2.1 移动卫星通信系统中的调制体系?由于多径衰落、
3、多普勒频移、频飘、功率放大器和卫星发射机应答器的非线性，移动卫星通信系统的调制必须具有充分的鲁棒性；同样，高的带宽效率也是必需的。相位调制载波信号：()cos()cos()cossin()sincccs tAttAttAtt=+=iicos()tI=同相分量，sin()tQ=正交分量BPSK，二进制移相键控?发射载频的相位分别为0，180。?Ts=Tb?功率频谱密度：?f代表基带频率?解调：，2sin()()sssfTLfTfT=()()coscr ta tt=21()cos()(1 cos2)2cca tta tt=+QPSK，四相移键控?2个bit被合成为一个符号发送?Ts=2Tb，Es=
4、2Eb?功率谱密度：?QPSK是卫星传输中标准的调制方式，在码率相同的情况下，QPSK所需带宽是BPSK的一半22sin()sin(2)()2sbsbsbfTfTL fTTfTfT=O-QPSK与p/4-QPSK10001101CPFSK，连续相位频移键控MSK，最小位移键控，GMSK，高斯滤波器MSK?CPFSK在相位的变化上呈线性特性 带宽效率高?CPFSK信号的幅度恒定 对接收器的非线性鲁棒性强?MSK是CPFSK的特殊情况?GMSKMSK功率谱密度实际的移动卫星通信系统采用的调制方式4.2.2 调制信号的带宽要求?从功率谱密度分布来看，在无滤波器的情况下，调制信号的带宽是无限的?需要使
5、用带通滤波器：减少码间干扰、提高带宽利用率?使用Nyquist滤波器：对采样时刻的信号无影响、相邻的符号之间在采样时刻无影响Nyquist滤波器?Nyquist滤波器的频率响应?表示的是滤波器斜率的陡度12111222212 for 0|()()()()1 cos(|)for|0 for|sssssssTTTTTTTTfH fP f G f R ffff+=+带宽要求2(1)1logbsRTMB+=?Rb=1/Tb数字信号的比特速率，M表示调制的状态数，则带宽可以表示为：?对于2进制调制，M=2，四进制调制，M=4，我们有：?带宽效率可以定义为：22log1/logsbbTTMRM=2logs
6、bEEM=2logbit rateb/sbandwidth1HzinMb+=4.2.3 高斯信道的比特误码率?BPSK调制：?QPSK调制：?MSK调制（用非连续FSK解调）：?DPSK调制：?二进制FSK调制：110022/bbsperfc ENerfc EN=22()txerfc xe dt=110022/2bbsperfc ENerfc EN=102/bbperfc EN=0122exp()bEbNp=102exp(/2)bbpEN=4.2.3 高斯信道的比特误码率4.2.4 莱斯/瑞利衰落信道的误码率?莱斯衰落：，?莱斯因子：，?莱斯衰落的幅度概率密度函数：?瑞利衰落，?高斯信道，?误
7、码率的计算：对于BPSK调制，?当a趋近于0时，深度衰落，产生突发错误，因此，交织器是需要的。此时?瑞利衰落，BPSK或QPSKDPSK,FSK，()()()a tx ty t=+2|()|1Ea t=222c=21cc=+21/21 c=+2102()/bsp aerfc a EN=0()()bbapp a f a da=BPSK或QPSK调制信号在莱斯信道下的比特错误率4.3 信道编码?利用信道编码，可以减少比特错误概率?利用信道编码，可以较小的发射功率获得较好的通信质量?信道编码的原则是给传输信息添加冗余比特，接收端通过这些比特纠正传输错误，因此称为FEC?系统码与非系统码?分组码与卷积
8、码?码率，每个信息比特的能量?相应的信道带宽?带宽效率：?信道编码使得带宽效率降低4.3.1 卷积码卷积码编码器结构Trellis图卷积码的译码?Viterbi译码方法:Viterbi译码器将接收信号与所有的可能的码序列进行比较(显示为Trellis图上的路径)，离接收序列最近的路径则为最可能的码序列。合适的度量合理利用来表示序列间的距离。?若采用硬判决译码，Hamming距离可以作为度量，最可能的码字为Trellis图上与接收序列有着最大相同位的路径所代表的码字；若采用软判决译码，在高斯信道中，欧氏距离可作为度量。高斯信道下，软判决要比硬判决好大约2dB?Viterbi译码是近似的最大似然译
9、码卷积码的性能?卷积码的纠错能力主要由它的自由距离决定（即路径中不同路径间的最小距离）?同时，其比特错误概率也受到低重量码字个数的影响?高斯信道，BPSK调制，软判决译码的情况下两条距离为j的路径?比特错误率的上界：102/jsPerfcjEN=1bjjkj dpP=几个1/2码率卷积码的生成多项式、自由距离、重量结构高斯信道瑞利信道，充分交织4.3.2 分组码?长为n的分组码序列C由长为k的信息序列I产生?相互距离，最小汉明距离?纠错检错能力：()()()C xI x G x=min2ted+4.3.3 CRC校验?CRC校验码是一种特殊的分组码?在比特错误概率不大于10-4的情况下，长为1
10、6bit的CRC校验码可以保证不会出现无法检测出的传输错误?无法检测出的错误概率的计算：()2n kup=4.3.4 RS码?BCH码是一种二进制分组码，可纠正单个错误地BCH码与Hamming码等价?RS码是一种多级码，其码字由n个符号组成，而每个符号由m个bit表示?若2t+e=n-k，RS码可以纠正t个符号错误和e个删余?缩短码：分组码可以被缩短，l个信息符号或比特不参与传输，为(n-l,k-l)码。在译码时，我们在码字中添加l个0进行译码。码字的最小距离保持不变4.3.5 分组码的性能?分组码的包错误概率可以通过下式计算?对于高斯信道或二进制对称信道，pb为比特错误概率，则符号错误概率
11、为：?于是?相应的4.3.5 分组码在衰落信道的性能?在快衰落信道的情况下，衰落信道是经过充分交织的信道，因此码元间的衰落系数彼此独立。?另一种情况，如果是慢衰落信道?分组码性能与卷积码性能的比较4.4 自动重传请求,ARQ?FEC与ARQFEC不需要回传信道，传输时延一定，适宜于实时通信，比如语音与图像传输。但在传输中不能完全避免错误的发生ARQ中，信息的丢失可以避免，适合于数据的传输，比如文件等?分类：Stop-and-Wait ARQ,Go-Back-N ARQ,Selective-Repeat ARQ,Hybrid ARQ4.4.1 Stop-and-wait ARQ?吞吐量：4.4.
12、2 Go-Back-N ARQ?吞吐量：?存储器的容量更大4.4.3 Selective-Repeat ARQ?吞吐量：?平均传输时延：?Inmarset-C采用4.5 移动卫星通信中典型的差错控制机制Turbo码?Turbo码又称为并行级连卷积码，1993年由法国的C.Berrou等人提出?利用卷积码与随机交织器相结合，实现随机编码?采用软输入软输出迭代译码逼近最大似然译码?性能具有逼近shannon限的特性Turbo码编码器信息序列u分 量 码 编 码器（RSC1）分 量 码 编 码器（RSC2）交 织器删 余复用XsXpX2pX1pX1uTurbo码译码器交织解交织软输入软输出译码器DEC1L(un)yp交织demuxysy1p延时y2p解交织+判决w(ys)软输入软输出译码器DEC2eL21Le21Le12)(21eLwku Turbo码存在的一些问题?译码复杂度高，因此找寻较低复杂度译码方法，提高译码速率是其中关键?译码时延比较长Turbo码当前的研究热点?交织器的设计?低时延的译码方法?在3G、4G中与OFDM、Space-time的结合使用Thank you!