學習好資料歡迎下載任務驅動教學設計方案學習好資料歡迎下載教案模塊一：移動通信基本技術1.5移動通信的編碼技術制定人員：閆海煜制定時間：2014.8.15授課教師：閆海煜所需學時：2教學條件要求配備有投影儀、多媒體教教室、教師演示終端、黑板等。教學目標掌握各種信源編碼的特點及在移動通信系統中的應用；掌握每信道編碼基本原理；熟悉無線信號的處理流程；針對具體的移動通信系統，能夠熟記該系統使用的信源編碼方式。重點與難點重點:各種信源編碼的特點及在移動通信系統中的應用；難點:無任務驅動教學設計方案全文共1頁，當前為第1頁。任務驅動教學設計方案全文共1頁，當前為第1頁。主要授課內容一、無線信號處理流程圖1無線信號處理流程1、信源編碼：把經過采樣和量化后的模擬信號變換成為數字脈沖信號的過程，稱為信源編碼。(以語音編碼為主)2、信道編碼:收發雙方通過一定的信道收發信息時采用雙方協議的編碼方式，以便保證傳輸信息的完整性、可靠性和安全性。3、調制和解調:基帶信號往往不能直接作為傳輸信號，必需將基帶信號轉換成適合信道傳輸的信號，并在接收端進行反變換，這種變換和反變換稱為調制和解調。二、信源編碼1、概念在發送端，把采樣和量化后的模擬信號變換成數字脈沖信號的過程。在移動通信系統中，主要是語音編碼，即把模擬語音轉變為數字信號以便在信道中傳輸。2、編碼要求語音編碼技術是數字移動通信的基礎，是第一代與第二代移動通信的主要區別。提高通話質量（數字化＋信道編碼糾錯）；提高頻譜利用率（低碼率編碼）；提高系統容量（低碼率，語音激活技術）。移動通信對數字語音編碼的要求：速率較低，純編碼速率應低于16kbit／s；語音質量好；編碼時延小，控制在幾十毫秒以內；任務驅動教學設計方案全文共2頁，當前為第2頁。抗噪聲、干擾和抗誤碼能力強；任務驅動教學設計方案全文共2頁，當前為第2頁。算法復雜程度適中，便于大規模集成；功耗小，以便應用于手持機。3、分類信源編碼技術通常分為三類：波形編碼、參量編碼、混合編碼。波形編碼直接對模擬語音取樣、量化，并用代碼表示。包括脈沖編碼調制（PCM）和增量調制（DM或ΔM），自適應增量調制（ADM），差值脈沖編碼調制（DPCM），自適應差值脈沖編碼調制（ADPCM）等。特點：具有很寬范圍的語音特性；抗干擾能力強；復雜度低。但，編碼速率要求高，占用帶寬較寬，適用有線通信系統。PCM編碼：編碼原理采用A律波形編碼參量編碼即聲源編碼，以發音機制的模型為基礎，用一套模擬聲帶頻譜特性的濾波器系數和若干聲源參數來描述這個模型，在發送端從模擬語音信號中提取各個特征參量并進行量化編碼。特點：語音編碼速率可以很低，但有明顯的失真，并且對噪聲較為敏感。混合編碼采用聲碼器和波形編碼器的混合物——混合編碼器，稱為“規則脈沖激勵編碼長期預測編碼（RPE-LTP編碼器）”。混合編碼=波形編碼＋參量編碼，力圖保持波形編碼話音的高質量與參量編碼的低速率。混合編碼數字語音信號中既包括若干語音特征參量又包括部分波形編碼信息。4、信源編碼應用2G/3G中的話音信源編碼的基本原理是相同的，都采用了矢量量化和參數編碼的方式。

IS-95中的變速率碼激勵線性預測編碼（CELP）

IS-95中的CELP技術通過四個等級的變速率編碼實現話音激活，即使用戶發聲時進行全速率（9.6kbps）編碼，而不發聲時僅僅傳遞八分之一（1.2kbps）的背景噪聲，以降低功耗和對其他用戶的干擾。

GPRS/WCDMA中的自適應多速率編碼（AMR）

任務驅動教學設計方案全文共3頁，當前為第3頁。AMR的基本原理是根據環境或應用需求的變化動態調整編碼速率，例如在信道條件惡化時，降低編碼速率，通過犧牲話音品質以拿出更多的無線資源用于更可靠的信道編碼以保證基本的語音可懂，而在信道條件好的時候則采用較高的編碼速率保證話音品質。

任務驅動教學設計方案全文共3頁，當前為第3頁。CDMA2000演進系統中的可選擇模式語聲編碼（SMV）

SMV用于CDMA2000演進系統中，其基本原理與前述兩種基本相同，它也是可變速率，從速率等級上看與IS-95中

CELP一樣

，

有

9.6kbps

、

4.8kbps

、

2.4kbps

、1.2kbps四種，不同的是，SMV允許有四種模式供系統側選擇，即Mode

0（高品質模式）、Mode

1（標準模式）、Mode

2（經濟模式）、Mode

3（容量節省模式），不同的模式實現不同程度的話音質量和平均速率的折中，通過調整不同等級速率所占的比例實現不同的模式，從而調整平均數速率。

三、信道編碼概念：按照已知的方法把冗余位插入到信源提供的比特流中。信道譯碼器知道發射端所用的編碼方法，并檢查在接收端信息是否改變。如果信息發生變化，它能檢測出存在的傳輸錯誤，在某些情況下，還可以對錯碼進行糾正。有時也被稱為糾錯/檢測編碼。奇偶校驗碼；重復碼；循環冗余校驗碼；卷積碼；交織。教學組織過程任務驅動教學設計方案全文共4頁，當前為第4頁。任務驅動教學設計方案全文共4頁，當前為第4頁。一、復習提問1.多址技術研究的是什么問題?2.解釋什么是FDMA、TDMA、CDMA、SDMA、OFDMA？3.你能結合某移動通信系統闡述多址技術的具體應用嗎？（GSM）二、新課引入，明確教學目標由于通信的原始信號大多是模擬信號，要實現數字移動通信，必須將模擬信號進行數字化處理，才能在數字信道中傳輸。這就需要通過編碼技術將原始的模擬信號進行數字化處理之后才能在數字移動通信系統中傳輸。接下來我們就講解移動通信的編碼技術。明確本次課程的目標講解編碼技術的概念三、講解無線信號的處理流程、信源編碼、信道編碼技術及應用舉例1.無線信號的處理流程成請回想，數字通信系統信號處理流程是什么？它與移動通信無線信號的處理流程有什么相同點與不同點?在同學們理解比較之后，教師補充講解無線信號的處理流程及特點，并引出無線信道的信源編碼及信道編碼。2.信源編碼教師講解信源編碼的特點及要求。之后講解波形編碼、參量編碼、混合編碼的編碼原理及特點。在同學們大致理解后，通過舉例幾種移動通信系統采用的信源編碼，讓學生理解到常見的幾種移動通信系統采用的信源編碼技術及編碼特點。3.信道編碼教師講解信道編碼的原理及特點。之后講解奇偶校驗碼、重復碼、循環冗余校驗碼、卷積碼、交織的原理及特點。四、小結主要講解無線信號的處理流程，三種信源編碼的原理、各自特點及具體應用，五種信道編碼的原理及特點。五、作業布置1.簡述GSM系統、GPRS系統、IS-95CDMA系統、CDMA2000系統和WCDMA系統都采用什么信源編碼技術。2.信道編碼中奇偶校驗碼和循環冗余校