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1、通信系统、基本原理概念编码与调制OFDM、正交频分复用技术通信人在线缺點香农极限编辑维基百科自由的百科全书信道的香农极限或者称香农容量指的是在会随机发生误码的信道上进展无过失传输的最大传输速率。它的存在是香农定理在带宽有限的信道上的一个结论。1无线数据传输中目前极化码PolarCode是唯一有时机到达理论上香农极限的编码。极化码编辑维基百科自由的百科全书极化码(Polarcode)是一种前向错误更正编码方式用于讯号传输是第一种在理论上严格证明可以到达香农定理中香农极限的编码。1构造的核心是通过信道极化(channelpolarization)处理在编码侧采用方法使各个子信道呈现出不同的可靠性当
2、码长持续增加时局部信道将趋向于容量近于1的完美信道无误码另一局部信道趋向于容量接近于0的纯噪声信道选择在容量接近于1的信道上直接传输信息以逼近信道容量是目前唯一可以被严格证明可以到达香农极限的方法。在解码侧极化后的信道可用简单的逐次干扰抵消解码的方法以较低的复杂度获得与最大自然解码相近的性能。22020年度在国际信息论ISIT会议上土耳其毕尔肯大学Arikan教授首次提出了这个信道极化的概念基于该理论他给出了人类已知的第一种可以被严格证明到达信道容量的信道编码方法并命名为极化码3在5G短码方案讨论中编码方案的选择成为各方关注的焦点。在长码方案竞争中华为以微弱的优势惜败。而在短码方案的竞争中华为
3、公司的竞争对手是以美国公司为首的LDPC以及TBCC阵营。具有竞争资格的三家企业美国高通推LDPC方案法国的Turbo2.0方案和中国华为的Polarcode方案。最终支持华为公司的提案的公司到达了59个Polarcode最终成为控制信道上行以及下行的编码方案。数据信道的上行以及下行短码方案那么归属高通公司LDPC码。5G术语Polar码Polar码是信道编解码的一种传送方案是编码界新星。2020年度由土耳其毕尔肯大学ErdalArikan教授首次提出是学术界研究热点之一。当代信息论的奠基人香农在1948年度发表的?通信的数学理论?中的编码理论定理要想在一个带宽确定而存在噪声的信道里可靠地传送
4、信号有两种途径即加大信噪比或者在信号编码中参加附加的纠错码。ErdalArikan教授论文从理论上第一次严格证明了在二进制输入对称离散无记忆信道下极化码可以“到达香农容量并且有着低的编码以及译码复杂度。目前极化码是唯一可理论证明到达香农极限并且具有可实用的线性复杂度编译码才能的信道编码技术。LTE有哪些上行以及下行物理信道及物理信道以及物理信号的区别已有5670次浏览2021-6-200:00|个人分类:LTE根底物理信道对应于一系列RE的集合需要承载来自高层的信息称为物理信道如PDCCH、PDSCH等。物理信号对应于物理层使用的一系列RE但这些RE不传递任何来自高层的信息如参考信号(RS)同
5、步信号。下行物理信道lPDSCH:PhysicalDownlinkSharedChannel(物理下行分享信道)。主要用于传输业务数据可以以传输信令。UE之间通过频分进展调度lPDCCH:PhysicalDownlinkControlChannel(物理下行控制信道)。承载导呼以及用户数据的资源分配信息和与用户数据相关的HARQ信息。lPBCH:PhysicalBroadcastChannel(物理播送信道)。承载小区ID等系统信息用于小区搜索经过。lPHICH:PhysicalHybridARQIndicatorChannel(物理HARP指示信道)用于承载HARP的ACK/NACK反应。l
6、PCFICH:PhysicalcontrolFormatIndicatorChannel(物理控制格式指示信道)用于承载控制信息所在的OFDM符号的位置信息。lPMCH:PhysicalMulticastchannel(物理多播信道)用于承载多播信息下行物理信号lRS(ReferenceSignal)参考信号通常也称为导频信号lSCH(PSCH,SSCH)同步信号分为主同步信号以及辅同步信号上行物理信道lPRACH:PhysicalRandomAccessChannel(物理随机接入信道)承载随机接入前导lPUSCH:PhysicalUplinkSharedChannel(物理上行分享信道)承
7、载上行用户数据。lPUCCH:PhysicalUplinkControlChannel(物理上行分享信道)承载HARQ的ACK/NACK调度恳求信道质量指示等信息。上行物理信号lRS参考信号什么是基带传输/频带传输以及宽带传输?三者的区别是什么?时间2016-05-02原文在计算机内部或两个相邻设备之间近间隔传输时可以不经过调制就在信道上直接进展进展的传输方式称为基带传输。它通常用于局域网。数字基带传输就是在信道中直接传输数字信号且传输媒体的整个宽带都被基带信号占用双向的传输信息。其最简单的方法是用两个上下电平来表示二进制数字常用的变法方式有不归零制以及曼彻斯特编码。用数据信号对特定频率的载波
8、进展调制(数字调制)将其变成合适于传送的信号之后再进展传输这种传输方式就是频带传输。远间隔传输或者无线传输时数字信号必须用频带传输进展传输。利用频带传输不仅解决了系统传输数字信号的问题而且可以实现多路复用以进步传输信道的利用率。通过借助频带传输可以将链路容量分解成两个或者多个信道每个信道可以携带不同的信号这就是宽带传输。宽带传输中所有的信道可以同时互不干扰地发送信号链路容量大大增加。1.基带传输在数据通信中由计算机或者终端等数字设备直接发出的信号是二进制数字信号是典型的矩形电脉冲信号其频谱包括直流、低频以及高频等多种成份。在数字信号频谱中把直流零频开场到能量集中的一段频率范围称为根本频带简称为
9、基带。因此数字信号被称为数字基带信号在信道中直接传输这种基带信号就称为基带传输。在基带传输中整个信道只传输一种信号通信信道利用率低。由于在近间隔范围内基带信号的功率衰减不大进而信道容量不会发生变化因此在局域网中通常使用基带传输技术。在基带传输中需要对数字信号进展编码来表示数据。2.频带传输远间隔通信信道多为模拟信道例如传统的信道只适用于传输音频范围300-3400Hz的模拟信号不适用于直接传输频带很宽、但能量集中在低频段的数字基带信号。频带传输就是先将基带信号变换调制成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号称为频带信号再将这种频带信号在模拟信道中传输。计算机网络的远间隔通信通常采用
10、的是频带传输。基带信号与频带信号的转换是由调制解调技术完成的。3.在局域网中绝大多数情况下都使用基带信号。在节点间传输信号可用两种方法基带以及频带频带。基带以及频带信号图给出了这两种方案。在LAN中频带指的是数字信号的模拟传输基带指的是数字信号的数字传输。基带相对来讲较简单费用也比频带低同时仍能保持高速率。因此比频带应用广泛得多。固然就潜在才能而言频带比基带传输得快且能覆盖较长的间隔但频带需要在每个连接末端接入一个调制解调器这就进步了设备接入LAN的费用。总的来讲计算机网络中占主导地位的信号类型是基带信号。频带信号通常是与有线电视产业相关的但是在计算机网络中也有使用先讲结论根据信道中传输的信号
11、是否经过调制将系统分为基带传输系统以及带通传输系统。即经过调制的数字传输系统就是数字带通传输系统未经过调制的传输系统就是数字基带传输系统。解答这个问题就要知道什么是基带信号基带信号是指信源信息源也称发终端发出的没有经过调制进展频谱搬移以及变换的原始电信号其特点是频率较低信号频谱从零频附近开场具有低通形式。比方话筒你对着话筒讲话话筒就是信源你的语音信号就是基带信号。近间隔传输时例如电脑图像信号至屏幕由于间隔较近信号衰减不大。但是当你需要远间隔传输的时候基带传输就不行了需要进展调制将频谱搬移到高频处FM/AM就是如此再进展传输这个经过就是数字调制有信号的调制这一环节的通信系统就是带通传输系统。数字
12、信号模拟信号经过信源编码得到的信号为数字基带信号将这种信号经过码型变常见的基带传输换不经过调制直接送到信道传输称为数字信号的基带传输。所以要先编码再来调制嘛数字带通信号传输不是也需要调制吗这逻辑不明晰请详细介绍追答不管是数字通信还是模拟通信调制以后的信号都是模拟信号。只有模拟信号电磁波才能在信道中有效传输。二者的区别在于用什么信号来调制。用模拟信号来调制就是模拟通信用数字信号来调制就是数字通信。调制以后都是模拟信号。数字带通信号是怎样从低通变成数字带通信号不就是低通信号乘以载波了吗。载波就是正弦波。所以数字带通信号是模拟信号不是数字信号。数字信号就是0101这种。数字带通信号是用0101这种数
13、字信号乘以载波正弦波的。这样才能在信道中传输。编码以及调制噪声干扰对通信影响太大了有时候甚至不能用了这个问题怎么解决呢人类的智慧是无穷的没有什么能阻止人类的进步既然原始信号如今也叫模拟信号指通信系统中发送端原始形成的、波形起伏多样、无规那么的信号容易被干扰被干扰也叫失真那么我们是不是可以尝试给信号进展加工使其即不容易被干扰、波形变形不那么严重这个主意听起来不错那么怎么做到呢人们研究后发现利用信源编码对原始信号进展电平化处理利用信道编码减小信号的失真率和加强其可检验性利用调制技术进一步加强信号的传输才能及传输效率然后反过来在接收端进展逆处理解调信道解码信源解码完成一个高保真、高效率的信号传输。数
14、字数据的调制编码三种常用的调制技术:幅移键控ASK(AmplitudeShiftKeying)频移键控FSK(FrequencyShiftKeying)相移键控PSK(PhaseShiftKeying)根本原理:用数字信号对载波的不同参量进展调制。用数字信号承载数字或者模拟数据编码用模拟信号承载数字或者模拟数据调制1.1.4交织交织技术指的是对已编码过的信号再按照特定的要求再一次的组合在时间上解交织后的突发性错误会被分散使他相当于独立发生的随机错误所以前向纠错编码可以很好的进展纠错纠错才能强的编码一般要求的交织深度会一定程度上相对来讲较低。纠错才能弱的就会要求其交织深度更深一点。交织inter
15、leaving就是一种将数据序列的顺序进展变换的一种处理方法。又可称为置换permutation。交织前相邻的符号在交织后的最小间隔称为交织深度.交织深度应不小于信道上可能的突发错长度否那么解交织后仍可能存在一定的突发错误。信道编码概述1.1释义由于挪动通信存在干扰以及衰落在信号传输经过中将出现过失故对数字信号必须采用纠、检错技术即纠、检错编码技术以增强数据在信道中传输时抵御各种干扰的才能进步系统的可靠性。对要在信道中传送的数字信号进展的纠、检错编码就是信道编码。信道编码的作用在资源、可靠性以及传信量之间选择一个好的工作点有时还要考虑延时。(资源指的提供信息传输所付出的代价,包括频率、时间、空
16、间、功率等等。但不包括实现复杂度,一个好的编码就是要充分利用资源传递尽可能多的信息.)2.1作用数字信号在传输中往往由于各种原因使得在传送的数据流中产生误码进而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。所以通过信道编码这一环节对数码流进展相应的处理使系统具有一定的纠错才能以及抗干扰才能可极大地防止码流传送中误码的发生。误码的处理技术有纠错、交织、线性内插等。进步数据传输效率降低误码率是信道编码的任务。信道编码的本质是增加通信的可靠性。但信道编码会使有用的信息数据传输减少信道编码的经过是在源数据码流中加插一些码元进而到达在接收端进展判错以及纠错的目的这就是我们常常讲的开销。在带宽固定的信道
17、中总的传送码率也是固定的由于信道编码增加了数据量其结果只能是以降低传送有用信息码率为代价了。将有用比特数除以总比特数就等于编码效率了不同的编码方式其编码效率有所不同。2.3物理意义(1)通过编码可以实现有噪信道上可靠的信息传输(2)有噪信道可靠传输的信息率的上界是信道容量C(3)在码长及发送信息速率一定时可以通过增大信道容量使错误概率减小(4)在信道容量及发送信息速率一定时可以通过增加码长使错误概率下降前向纠错码FEC的码字是具有一定纠错才能的码型它在接收端解码后不仅可以发现错误而且可以判断错误码元所在的位置并自动纠错。这种纠错码信息不需要储存不需要反应实时性好。所以在播送系统单向传输系统都采
18、用这种信道编码方式。卷积码卷积码非常适用于纠正随机错误但是解码算法本身的特性却是假如在解码经过中发生错误解码器可能会导致突发性错误。为此在卷积码的上部采用RS码块RS码适用于检测以及校正那些由解码器产生的突发性错误。所以卷积码以及RS码结合在一起可以起到互相补偿的作用。卷积码分为两种3.3Turbo码1993年度诞生的Turbo码单片Turbo码的编码/解码器运行速率达40Mb/s。该芯片集成了一个3232交织器其性能以及传统的RS外码以及卷积内码的级联一样好。所以Turbo码是一种先进的信道编码技术由于其不需要进展两次编码所以其编码效率比传统的RS卷积码要好。3.6交织根本原理编辑交织其实是
19、通信系统中进展数据处理而采用的一种技术交织器从其本质上来讲就是一种实现最大交织原理限度的改变信息构造而不改变信息内容的器件。从传统上来讲就是使信道传输经过中所突发产生集中的错误最大限度的分散化。因此详细来讲也许数据置乱器这个称呼更加符合交织器其本质会让人们对交织器的根本工作机理有更多的感性认识。在陆地挪动通信这种变参信道上比特过失经常是成串发生的。这是由于持续较长的深衰落谷点会影响到相继一串的比特。然而信道编码仅在检测以及校正单个过失以及不太长的过失串时才有效。为解析决这一问题祈望能找到把一条消息中的相继比特分散开的方法即一条消息中的相继比特以非相继方式被发送。这样在传输经过中即使发生了成串过
20、失恢复成一条相继比特串的消息时过失也就变成单个(或者长度很短)这时再用信道编码纠错功能纠正过失恢复原消息。这种方法就是交织技术。在实际应用中比特过失经常成串发生这是由于持续时间较长的衰落谷点会影响到几个连续的比特而信道编码仅在检测以及校正单个过失以及不太长的过失串时才最有效如RS只能纠正8个字节的错误。为了纠正这些成串发生的比特过失及一些突发错误可以运用交织技术来分散这些误差使长串的比特过失变成短串过失进而可以用前向码对其纠错例如在DVB-C系统中RS(204,188)的纠错才能是8个字节交织深度为12那么纠可抗长度为81296个字节的突发错误。实现交织以及解交织一般使用卷积方式交织技术对已编
21、码的信号按一定规那么重新排列解交织后突发性错误在时间上被分散使其类似于独立发生的随机错误进而前向纠错编码可以有效的进展纠错前向纠错码加交积的作用可以理解为扩展了前向纠错的可抗长度字节。纠错才能强的编码一般要求的交织深度相对较低。纠错才能弱的那么要求更深的交织深度。一般来讲对数据进展传输时在发端先对数据进展FEC编码然后再进展交积处理。在收端次序以及发端相反先做去交积处理完成误差分散再FEC解码实现数据纠错。另外从上图可看出交积不会增加信道的数据码元。根据信道的情况不同信道编码方案也有所不同在DVB-T里由于由于是无线信道且存在多径干扰以及其它的干扰所以信道很“脏为此它的信道编码是RS外交积卷积
22、码内交积。采用了两次交积处理的级联编码增强其纠错的才能。RS作为外编码其编码效率是188/204又称外码率卷积码作为内编码其编码效率有1/2、2/3、3/4、5/6、7/8五种又称内码率选择信道的总编码效率是两种编码效率的级联叠加。设信道带宽8MHZ符号率为6.8966Ms/S内码率选2/316QAM调制其总传输率是27.586Mbps,有效传输率是27.586*(188/204)*(2/3)16.948Mbps,假如加上保护间隔的插入所造成的开销有效码率将更低。在DVB-C里由于是有线信道信道比拟“干净所以它的信道编码是RS交积。一般DVB-C的信道物理带宽是8MHZ在符号率为6.8966M
23、s/s调制方式为64QAM的系统其总传输率是41.379Mbps,由于其编码效率为188/204所以其有效传输率是41.379*188/20438.134Mbps。在DVB-S里由于它是无线信道所以它的信道编码是RS交积卷积码。也是级联编码。1频分多址FDMA技术是让不同的地球通信站占用不同频率的信道进展通信。因为各个用户使用着不同频率的信道所以互相没有干扰。早期的挪动通信就是采用这个技术。2时分多址TDMA技术这种多址技术是让假设干个地球站共同使用一个信道。但是占用的时间不同所以互相之间不会干扰。显然在一样信道数的情况下采用时分多址要比频分多址能包容更多的用户。如今的挪动通信系统多数用这种多
24、址技术。3码分多址CDMA技术这种多址技术也是多个地球站共同使用一个信道。但是每个地球站都被分配有一个独特的“码序列与所有别的“码序列都不一样所以各个用户互相之间也没有干扰。因为是靠不同的“码序列来区分不同的地球站所以叫做“码分多址。采用CDMA技术可以比时分多址方式包容更多的用户。这种技术比拟复杂但如今已经为不少挪动通信系统所采用。在第三代挪动通信系统中也采用宽带码分多址技术。分类详解3.1频分复用在FDD系统中分配给用户一个信道即一对频谱一个频谱用作前向信道即基站向挪动台方向的信道另一个那么用作反向信道即挪动台向基站方向的信道。这种通信系统的基站必须同时发射以及接收多个不同频率的信号任意两
25、个挪动用户之间进展通信都必须经过基站的中转因此必须同时占用2个信道2对频谱才能实现双工通信。它们的频谱分割如下图。在频率轴上前向信道占有较高的频带反向信道占有较低的频带中间为保护频带。在用户频道之间设有保护频隙以免因系统的频率漂移造成频道间的重叠。FDMA系统是基于频率划分信道。每个用户在一对频道中通信。假设有其它信号的成分落入一个用户接收机的频道带内时将造成对有用信号的干扰。就蜂房小区内的基站挪动台系统而言主要干扰有互调干扰以及邻道干扰关于互调干扰以及邻道干扰见前面对干扰的介绍。在频率集重复使用的蜂房系统中还要考虑同频道干扰。在模拟蜂窝系统中采用频分多址方式是唯一的选择。如以前我们所用的模拟
26、网TACS系统用的就是频分多址。而在数字蜂窝中那么很少采用纯频分的方式。比方我们如今用的GSM系统固然也在频率上做了划分但是更重要的是采用了时隙的概念所以人们更愿意把其划入时分复用TDMA。3.2时分复用时分多址是在一个宽带的无线载波上把时间分成周期性的帧每一帧再分割成假设干时隙无论帧或者时隙都是互不重叠的每个时隙就是一个通信信道分配给一个用户。系统根据一定的时隙分配原那么使各个挪动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发射信号突发信号在知足定时以及同步的条件下基站可以在各时隙中接收到各挪动台的信号而互不干扰。同时基站发向各个挪动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输各挪动台只要在指定的时隙内接收就
27、能在合路的信号TDM信号中把发给它的信号区分出来。所以TDMA系统发射数据是用缓存-突发法因此对任何一个用户而言发射都是不连续的。这就意味着数字数据以及数据调制必须与TDMA一起使用而不象采用模拟FM的FDMA系统。由于TDMA更考虑时间上的问题所以我们要注意通信中的同步以及定时问题否那么会因为时隙的错位以及混乱而导致接收端挪动台无法正常接收信息。采用TDMA带来的优点是抗干扰才能增强频率利用率有所进步系统容量增大基站复杂性减小。TDMA用不同的时隙来发射以及接收因此不需双工器。同时越区切换简单以及FDMA相比拟而言。由于在TDMA中挪动台是不连续地突发式传输所以切换处理对一个用户单元来讲是很
28、简单的因为它可以利用空闲时隙监测其他基站这样越区切换可在无信息传输时进展。因此没有必要中断信息的传输即使传输数据也不会因越区切换而丧失。由于TDMA的众多优点所以我们在第二代挪动通信系统指我国采用的GSM系统中引入了TDMA技术。DVB信道编码经过信道编码经过一般被分为两环节负责传输误码的检测以及校正的环节称为信道编解码负责信号变换以及频带搬移的环节称为调制解调。一个实际的数字传输系统至少要包括上述两个环节中的一个环节一般DVB的系统都是由上述两个环节构成的因此DVB系统常被称为DVB信道编解码器与调制解调器。数字通信与模拟通信在数字通信中信号是“离散地与信息进展映射的。这种离散性也表如今两个
29、方面在时间上信号是以一个根本周期T为单位与信息进展映射的在同一个周期内的各时刻上的信号都对应同一个信息例如在二元数字通信系统中一个传输周期内的信号都代表着同一个“0信息或者“1信息在数值上只有有限的几个规定的信号数值是合法的代表着信息其它数值都是非法的。例如在二元数字系统中只有两种合法的信号数值而在四元数字系统中只有四种信号数值是合法的。数字通信与模拟通信在映射方式上的差异导致了它们在抵抗传输干扰的才能上大为不同。模拟通信中传输信号在任何时刻由于传输干扰而发生的任何数值上的变化都将导致所传信息的失真因为在规定范围内的任何信号数值都是合法的承受机无法分辨所接收到的信号数值是由于传输干扰而发生了变
30、化还是发送端本来发送的就是这一数值。也就是讲信号波形的每一点失真都会导致信息丧失。数字通信那么不同由于在一个传输周期内的信号所传输的都是同一信息接收机只须提取其中一个时刻点上的信号就可知道发送端在这个周期内发出的信息这一时刻点称为采样点。因此在数字通信中信号波型的失真并不一定会引起信息丧失只有采样点上的信号受到了传输干扰才有可能造成信息丧失其它时刻都是无所谓的。采样点上的信号只有几个合法数值即是发送端可能发送的当接收信号由于传输经过中的干扰而发生数值上的变化时就会成为非法数值。接收机首先可以发现这种信号失真然后将接收信号与各合法信号数值做比拟按照最近临的原那么将其判决为与之最接近的合法信号数值
31、。这样当传输干扰不太大时数字通信技术就有可能纠正信号失真而不发生信息丧失。在数字通信系统中定性而论传输效率越高传输可靠性越差效率越低可靠性越高即进步有效性与进步可靠性是一对矛盾实际通信系统设计的任务就是在这两者之间作综合考虑。例如在卫星通信中由于信号衰减很严重传输信号常吞没在噪声中可靠性问题变得特别锋利因此采用了QPSK调制技术。QPSK具有很强的抵抗幅度干扰的才能但传输效率比拟低仅为2bit/s/Hz。而在数字微波通信中由于干扰较小信道环境较好因此采用了256QAM这种高效调制技术传输效率高达8bit/s/Hz但256QAM抗干扰的OFDM,COFDM我们都知道在无线网桥中有一局部是选用OF
32、DM的技术方法而挪动长途视频监控体系是用COFDM的技术方法来完成无线视频监控的OFDM以及COFDM是什么呢下面小编扼要介绍一下什么是OFDMCOFDMOFDM是正交频分复用技能正交频分(OFD)以及复用(M)实际上是一种多载波调制OFDM的技能原理是在频域内将分成多个正交子信道给定信道使用一起在每一个正交子信道上使用一个子载波进展调制再由各个子载波进展传输。COFDM是编码正交频分复用的简称编码(C)正交频分(OFD)以及复用(M)是如今最先进以及最具开展潜力的调制技能。它工作的原理就是将高速数据流经过各处并进展变换分配到传输速率较低的子信道中进展传输。在DVB的播送信道中卫星播送、CAT
33、V以及地面播送是三类最主要的形式因此DVB-S、DVB-C以及DVB-T是应用最为广泛的传输系统下面我们就重点介绍DVB-S、DVB-C以及DVB-T三种标准的传输系统。这三种传输系统中的技术以及参数有所不同但假如抛开详细形式它们在本质上却具有一样的根本构造。DVB传输系统只包括了中频以下的局部这是因为调制到中频以后DVB数字信号在信号形式上与模拟电视信号已没有差异从中频到射频的局部DVB传输系统与传统的模拟电视系统根本一样因此我们这里仅介绍中频以下的局部。DVB传输系统是由发射端以及接收端两局部构成的而且两局部中的技术环节是一一对应的。对传输系统而言所要到达的最根本的目的是要将发射端复用器生
34、成的TS码流无失真地完好地传送给接收端的分接器。但是在实际信道中总是存在这样或者那样的干扰无失真的理想指标在实际应用中是达不到的在进入接收端分接器的TS码流中总会混有一定数量的误码因此传输系统在实际应用中所要到达的目的就是使传输误码足够少以到达系统设计的误码指标。按所实现的功能归纳DVB传输系统主要由以下五个局部构成1、数据扰乱-数字通信理论在设计通信系统时都是假设所传输的比特流中“0与“1出现的概率是相等的各为50%实际应用中的通信系统和其中的数字通信技术的设计性能指标首先也是以这一假设为前提的。但TS码流经过编码处理后可能会在其中出现连续的“0或者连续的“1。这样一方面破坏了系统设计的前提
35、使得系统有可能会达不到设计的性能指标另一方面在接收端进展信道解码前必须首先提取出比特时钟比特时钟的提取是利用传输码流中“0与“1之间的波形跳变实现的而连续的“0或者连续的“1给比特时钟的提取带来了困难。为了保证在任何情况下进入DVB传输系统的数据码流中“0与“1的概率都能根本相等传输系统首先用一个伪随机序列对输入的TS码流进展扰乱处理。伪随机序列是由一个标准的伪随机序列发生器生成的其中“0与“1出现的概率接近50%。由于二进制数值运算的特殊性质用伪随机序列对输入的TS码流进展扰乱后无论原TS码流是何种分布扰乱后的数据码流中的“0与“1的概率都接近50%。扰乱改变了原TS码流因此在接收端对传输码
36、流纠错解码后还需按逆经过对其进展解扰处理以恢复原TS码流。从信号功率谱的角度看扰乱经过相当于将数字信号的功率谱拓展了使其分散开了因此扰乱经过又被称为“能量分散。2、纠错编码数字通信固然较模拟通信相比有较强的抗干扰的才能但当干扰较大时仍然可能发生信息失真因此必须采取措施进一步进步传输系统的可靠性纠错编码就是为这一目的提出的。纠错编码是数字通信特有的是模拟通信所不具备的。纠错编码利用数字信号可以进展数值计算这一特点将假设干个数字传输信号作为一组按照某种运算法那么进展数值运算然后将传输信号以及运算结果也是数字信号一起传送给接收机。由于一组传输信号以及它们的运算结果间保持着一定的关系假如传输经过中发生
37、了错误使得传输信号或者运算结果中产生了错误数码这种关系就会遭到破坏。接收机按规定的运算法那么对接收的一组传输信号及其运算结果进展检查如符合运算法那么那么认为传输信号中没有误码然后将运算结果抛弃将传输信号送给下一级处理系统如数据解扰器如不符合运算法那么就意味着传输中发生了误码假如误码的数量不超出纠错编码的纠错范围纠错解码器就会按照某种算法将误码纠正过来然后将正确的传输信号送给下一级处理系统假如误码的数量超出了纠错编码的纠错范围纠错解码器无法纠正这些误码将发出一个出错信号给下一级处理系统通知下一级处理系统传输信号中有误码。任何纠错编码的纠错才能都是有限的当信道中的干扰较严重在传输信号中造成的误码超
38、出纠错才能时纠错编码将无法纠正错误。针对这种情况DVB通信系统中采用了两级纠错的方法以进一步进步纠错才能。假如把整个通信系统包括传输信道看成一个传输链路的话那末处于外层的纠错编/解码一般被称为外层纠错编码而处于内层的纠错编/解码一般被称为内层纠错编码。内层纠错编码首先对传输误码进展纠正对纠正不了的误码外层纠错编码将进一步进展纠正。两层纠错编码大大进步了纠正误码的才能假如内层纠错编码将传输误码纠正到10-3的程度即平均每一千个传输数码中存在一个误码的话经过外层纠错编码后误码率一般可降至10-5的程度而假如内层纠错编码将传输误码纠正到10-4的程度的话经过外层纠错编码后误码率一般可降至10-8的程
39、度。在目前的DVB传输系统中外层纠错编码采用RS码内层纠错编码采用卷积码。内层的卷积纠错编码固然具有很强的纠错才能但一旦发生无法纠正的误码时这种误码常常呈现连续发生的形式也就是讲经卷积解码器纠错后输出的码流中的误码常显连续的形式。此外信道中还存在着诸如火花放电等强烈的冲激噪声也会在卷积解码后的码流中造成连续的误码。这些连续误码落在一组外层RS码中就可能超出RS码的纠错才能而造成信息失真。为防止这种情况在两层纠错编码之间参加了数据交织环节。数据交织改变了信号的传输顺序将连续发生的误码分散到多组RS码中落在每组RS码中的误码数量就会大大减少不会超出RS码的纠错才能RS码可以将其纠正过来。理论证明数
40、据交织进步了系统的纠错才能十分是对冲激噪声的纠错才能。3、数字调制传输信息有两种方式基带传输以及调制传输。由信源直接生成的信号无论是模拟信号还是数字信号都是基带信号其频率比拟低。基带传输就是将信源生成的基带信号直接传送如音频市话、计算机间的数据传输等。基带传输系统的构造较为简单但难以长间隔传输因为一般的传输信道在低频处的损耗都是很大的。为进展长途传输必须采用调制传输的方式。调制就是将基带信号搬移到信道损耗较小的指定的高频处进展传输调制后的基带信号称为通带信号其频率比拟高。DVB传输系统是数字传输系统因此其中采用的调制技术是数字调制技术。数字调制的根本任务有两个第一个任务同模拟调制一样将不同的节
41、目传输信号搬移到规定的频带上这一功能是由图3中的调制器以及解调器实现的它本质上是一个载波耦合的经过第二个任务是控制传输效率在DVB传输系统中可根据需要将频带利用率从2bit/s/Hz进步至6bit/s/Hz这相当于提供了2-6倍的压缩这一功能是由图3中的映射以及反映射实现的。实际上数字调制的主要目的在于控制传输效率不同的数字调制技术正是由其映射方式区分的其性能也是由映射方式决定的。我们可以注意到一个数字调制经过实际上是由两个独立的步骤实现的映射以及调制这一点与模拟调制不同。映射将多个二元比特转换为一个多元符号这种多元符号可以是实数信号在ASK调制中可以以是二维的复信号在PSK以及QAM调制中。
42、例如在QPSK调制的映射中每两个比特被转换为一个四进制的符号对应着调制信号的四种载波。多元符号的元数就等于调制星座的容量。在这种多到一的转换经过中实现了频带压缩。应该注意的是经过映射后生成的多元符号仍是基带数字信号。经过基带成形滤波后生成的是模拟基带信号但已经是最终所需的调制信号的等效基带形式直接将其乘以中频载波即可生成中频调制信号这一步由图3中的调制器实现。4、平衡-为了防止传输符号间的互相串扰数字通信系统中大都采用升余弦滚降信号波形。升余弦滚降信号具有良好的传输特性但实际的传输信道不可能是完全理想无失真的因此经过传输后这种波形常常会遭到破坏其后果就会引起符号间的串扰。符号间串扰与噪声干扰不
43、同它来自传输信号本身某个采样点处的符号间串扰来自于相邻信号采样点。符号间串扰难以用增大信号功率的方式减小其影响因为增大信号功率会将符号间串扰同时增大符号间串扰是一种乘性干扰。符号间串扰严重时会使整个系统无法工作必须对其进展校正这个校正的经过称为平衡。平衡在模拟通信系统中也经常采用但一般在频率域中进展称为频域平衡。在数字通信系统中采用的是时域平衡。时域平衡在时间域内进展采用有限冲激响应滤波器FIR实现。它的优点是可以利用数字信号处理理论以及超大规模集成电路技术具有设计准确、实现方便的特点。5、同步与时钟提取同步是指接收机在某个系统工作频率上与发射机保持一致其间的偏向不超出设计规定的范围。同步问题
44、在模拟通信系统中也存在比方在同步解调时接收机必须首先生成一个在频率以及相位都与发送载波一致的本地载波解调器才能进展解调即接收机需要与发射机保持载波上的同步。载波同步在数字通信系统中也同样需要但在数字通信系统中还有两种更重要的同步。第一种同步是比特以及符号同步。数字接收信号在解调后就以符号或者比特的形式呈现前文讲过数字信号的处理以符号或者比特为单位在采样点处进展。为了准确地在采样点处读写信号数值接收机首先需要生成一个在标称频率上与发送符号或者比特的频率一致的本地读写控制信号这个读写控制信号称为符号时钟或者比特时钟接收机中的解码及其它信号处理都是在符号时钟或者比特时钟的控制下进展的。符号时钟以及比
45、特时钟是由接收机的本地晶体振荡器生成的。由于晶体振荡器固有的频率漂移即其振荡频率会在一定范围内围绕标称值波动使得符号时钟以及比特时钟与发送信号的频率间产生偏向。这种频率偏向逐渐累积到达一定程度时就会造成采样错误当本地时钟大于信号频率时有可能使得同一个符号或者比特被采样两次而当本地时钟小于信号频率时有可能使得某些符号或者比特被遗漏。为了保证正确地采样信息接收机中必须采取措施将本地时钟与信号频率间的偏向控制在系统允许的范围之内这种措施称为“锁相实现锁相的设备称为锁相环。锁相环在数字通信系统中具有举足轻重的地位锁相环性能不佳有可能使得整个系统无法工作。第二种同步是传输帧同步。数字通信系统中传输数据时
46、是以将数据分成具有一定格式的组来传输的这种组称为传输帧。纠错编/解码、数据交织/反交织和平衡都是按数据帧进展的因此接收机在进展数据处理前还必须提取出帧同步。实际上整个DVB接收机的工作都是建立在同步的根底上的在开机或者频道切换后接收机进展初始化时的首要任务就是建立上述三种同步尤其是符号、比特同步以及帧同步。只有当这三种同步建立完成之后接收机才能开场正常工作。同步系统的性能对接收机非常重要许多接收机在实际应用中工作状态不稳定都是由其同步系统所导致的。除上述5个主要局部外DVB传输系统还有几个次要一些的局部基带接口负责DVB传输系统与MPEG-2复/分接系统间的适配因为上述两个系统接口的信号码型以
47、及电平可能有所不同基带接口负责其间的转换。由于这一接口处的信号为数字基带信号因此称为基带接口。为了防止相邻传输信号之间的串扰多元符号需要有适宜的信号波形。图1中的方波是在本地数字信号处理时常见的波形但在实际传输时这种方波并不适宜。根据奈奎斯特第一准那么在实际通信系统中一般均使接收波形为升余弦滚降信号。这一经过由发送端的基带成形滤波器以及接收端的匹配滤波器两个环节共同实现因此每个环节均为平方根升余弦滚降滤波两个环节合成就实现了一个升余弦滚降滤波。实现平方根升余弦滚降信号的经过称为“波形成形通过采用适宜的滤波器对多元码流进展滤波实现由于生成的是基带信号因此这一经过又称“基带成形滤波。接收端的“匹配
48、滤波是针对发射端的成形滤波而言与成形滤波相匹配实现了数字通信系统的最正确接收。幻影无痕DVB信道编解码与调制解调(三)精:梅剑平全子一人气:1日期:2005-8-20数字通信的关键技术DVB传输系统中采用了许多数字通信技术包括一些最新开展的先进技术下面我们对其中的一些比拟关键的技术作进一步的讨论。1.纠错编码2.纠错编码是数字通信系统的一大优点。纠错编码主要有三种类型前向纠错FEC、检错重发ARQ以及混合纠错HEC。后两种类型用于双向通信系统中DVB属于单向的播送因此DVB系统中采用的是FEC。AAAA经太多年度的不断研究纠错编码已开展了很多种类技术上也比拟成熟了。按照过失控制才能分纠错编码可
49、分为检错码、纠错码以及纠删码。检错码仅能检测误码纠错码仅可纠正误码纠删码那么兼有纠错以及检错才能。DVB系统中使用的是纠删码。按照信息码元以及校验码元之间的约束方式不同可分为分组码以及卷积码。按照构造编码的数学方法可分为代数码、几何码以及算数码。代数码建立在近世代数的根底上是目前开展最为完善的编码。按照信息码元以及校验码元之间的检验关系不同代数码可分为线性码以及非线性码。按照信息码元在编码后是否保持形式不变线性码又可分为系统码以及非系统码。按照码字的循环构造系统码又可分循环码以及非循环码。DVB系统中采用的是代数、线性、系统、循环码。为了进步系统对误码的抵抗才能DVB系统中同时使用了分组码以及卷积码。在编码器复杂度一样的情况下卷积码的性能优于分组码但分组码有严格的代数构造而卷积码至今尚未找到严密的数学手段可以把码的纠错性能与码的构成特别有规律地联络起来目前卷积码还是采用计算机搜索的方法来寻找性能优良的好码。分组码的解码算法可以由其代数特性直接得到卷积码那么通常采用树搜索的Viterbi解码法以及序列解码。a、分组码