第三章通信抗干擾技術國家級重點實驗室移動通信移動通信中的信源編碼和調制解調技術主要內容3.1概述3.2信源編碼

3.3最小頻移鍵控

3.4高斯最小頻移鍵控3.5QPSK調制/3.6高階調制3.7正交頻分復用2鏈路3.1概述(1/2)無線通信系統的基本組成框圖模擬源離散源模擬波形信息序列信源近似還原信息序列重構3目的3.1概述(2/2)信源編碼的目的：壓縮信源產生的冗余信息降低開銷，提高傳輸鏈路的有效性調制的目的：使信號更符合信道傳輸特征42信源主要內容3.1概述3.2信源編碼

3.3最小頻移鍵控

3.4高斯最小頻移鍵控3.5QPSK調制/3.6高階調制3.7正交頻分復用5鏈路語音編碼類型(了解)

波形編碼將時間域信號直接變換成數字代碼，目的是盡可能精確再現原始語音波形質量高，效率低參量編碼將信源信號在頻域或其它正交變換域提取特征參量，并轉換成數字代碼進行傳輸質量中，效率高混合編碼將波形編碼和參量編碼結合起來速率(Kbps)語音質量波形編碼混合編碼參量編碼6

典型3.2信源編碼(了解)移動通信中的信源編碼舉例標準信源編碼技術英文全稱信源編碼技術中文名稱GSMRPE-LTP(Regular-PulseExcitationwithLong-TermPrediction)規則脈沖激勵長時預測編碼（語音壓縮編碼）IS-95CELP(Code-Excitedlinearpredictivecod)碼激勵線性預測編碼（語音壓縮編碼）WCDMAAMR(AdaptiveMultiRate)自適應多速率編碼（語音壓縮編碼）CDMA2000SMV（SelectedModeVocoder）可選模式語音聲碼器（語音壓縮編碼）3GH.264視頻信源編碼73主要內容3.1概述3.2信源編碼3.3最小頻移鍵控3.4高斯最小頻移鍵控3.5QPSK調制/3.6高階調制3.7正交頻分復用8PSK3.5QPSK調制/3.6高階調制PSK(PhaseShiftKeying)調制以基帶數據信號來調制載波的相位BPSK(BinaryPhaseShiftKeying)調制若輸入信號為經映射的比特流{an}，an=±1，則BPSK信號可記為9QPSK補充：二進制碼與雙極性碼的映射關系10二進制碼：0,1雙極性碼：1,-1推廣：

QPSK假設輸入二進制序列為{an}，an=±1，經串并轉換后兩支路信號分別記為Ik,Qk,則QPSK信號可記為

雙極性(Q,I)Ψk(格雷編碼)+1,+1π/4-1,13π/4-1,-1-3π/4+1,-1-π/4

QPSK相位轉移圖雙極性(Q,I)ψk+1,+1π/4-1,13π/4-1,-1-3π/4+1,-1-π/412

相位非連續相位突變πQPSK的包絡特性13相位突變

會在成型濾波后引起包絡起伏大，且過零點。設法減少相位跳變幅度，以減少信號包絡的波動OQPSKQPSK在成形濾波前后的包絡變化理想的QPSK成形濾波后的QPSK相位突變

3.5QPSK調制/3.6高階調制

OQPSKOQPSK的調制方法與QPSK類似在一條正交支路上引入了一個比特的延時，以使得兩支路的數據不會同時發生變化降低最大相位跳變，相位變化被限制到了±90o14

相位轉移OQPSK相位轉移圖輸入數據：1,1,-1,-1,-1,1……求相位轉移圖11-11-1-11-1a0a1a2a3a4a5a0a1a2a3a4a5避免了相位突變π最大相位變化π/2雙極性(Q,I)ψk+1,+1π/4-1,13π/4-1,-1-3π/4+1,-1-π/4格雷映射15DQ

/4DQPSKIk=cosθk

，Qk=sinθk

，其中θk=θk-1+ψ

k例4.1，設θ0=0，輸入-1-1,1-1,

1-1,-11,求相位轉移圖雙極性(SI,SQ)ψk+1,+1π/4-1,13π/4-1,-1-3π/4+1,-1-π/4Ik-π/2××+Qk輸出輸入串/并變換SISQ最大相位變化3π/416

比較3.5QPSK調制/3.6高階調制QPSK、OQPSK、π/4QPSK比較：星座圖QPSK相位轉換通過0點，最大相位變化為1800OQPSK相位轉換不通過0點，最大相位變化為900π/4QPSK相位變化均不過0點，最大相位變化為1350(a)QPSK(b)OQPSK(c)/4QPSK17

相干/非3.5QPSK調制/3.6高階調制相干解調/非相干解調相干解調指需要恢復得到與載頻相干（同頻同相）的參考信號，用其與接收信號相乘并求解非相干解調指不需要恢復得到與載頻相干（同頻同相）的參考信號的求解方法18

例以

/4DQPSK為例，相干解調單徑信道接收信號

本地相干載波

求解如果提取原始信息同頻同相19

非以

/4DQPSK為例，非相干解調單徑信道接收信號不需要本地相干載波

求解如果

如果θk=θk-1+ψ

k

，發端采用差分編碼

可以由相位信息提取出原始信息20

高階3.5QPSK調制/3.6高階調制為什么需要采用高階調制？有限帶寬下實現高速數據傳輸，提高頻譜效率多進制調制中，每若干個(比如k個)比特構成一個符號高階調制階數越高，性能越差21

調制評估223.5QPSK調制/3.6高階調制調制技術的性能評估：功率效率：在接收機輸入端特定的誤碼概率下，要求的每比特信號能量和噪聲功率譜密度的比值。帶寬效率(頻帶利用率)

其中，R是每秒數據率，單位比特，B是已調RF信號占用的帶寬。22

選擇折衷3.5QPSK調制/3.6高階調制調制方式的選擇需要在帶寬效率和功率效率之間折衷23

分類Es/N0與Eb/N0的關系對于BPSK，M=2，對于QPSK，M=4，24調制技術分類：按相位連續性分：相位不連續調制和相位連續調制按信號恒定性分：恒包絡調制和非恒包絡調制典型蜂窩移動通信系統所采取的調制方法標準服務類型調制技術信道帶寬GSM蜂窩GMSK200kHzIS-54蜂窩

/4-DQPSK1.25MHzIS-95蜂窩QPSK/OQPSK1.25MHz3.5QPSK調制/3.6高階調制25OFDM主要內容3.1概述3.2信源編碼3.3最小頻移鍵控3.4高斯最小頻移鍵控3.5QPSK調制/3.6高階調制3.7正交頻分復用26

單載波單載波傳輸系統

一個用戶的數據只采用一個載波信號來進行傳輸，其簡單結構如圖所示

g(t)為匹配濾波器一次衰落或干擾可導致整個鏈路失效3.7正交頻分復用27

多徑影響3.7正交頻分復用

多徑時延的長短會限制單載波的傳輸速率發送信號多徑時延小接收信號多徑時延大接收信號TS>>στ平坦衰落信道28OFDMOFDM（正交頻分復用，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）

一種無線環境下的高速傳輸技術

1.連續多載波系統

2.正交子載波的引入

3.循環前綴的引入

4.OFDM的DFT實現3.7正交頻分復用29

早期早期連續多載波系統原理圖如下30

優勢3.7正交頻分復用

并行多載波的優勢串并變化將高速信號變為多路的低速信號，抗頻率選擇性衰落31

問題3.7正交頻分復用問題復雜度高，與多載波路數成正比要求各路子載波的中心頻率之間的間隔有相當的間距對各子載波的濾波器有較高的要求32

正交定義相互正交的子載波的定義構造正交子載波組{f0f1…...fN-1}假設f0為0，當為一組相互正交的子載波組33

時域3.7正交頻分復用時域34

正交作用3.7正交頻分復用

正交性的作用：提高信道的利用率35

作用2正交性的作用：保證收端可以無混淆地分離各路信號發送信號為36

接收端接收端子載波m由子載波的正交性37CP3.7正交頻分復用

引入循環前綴可以有效克服符號間干擾，并抵抗頻率選擇性衰落舉例，N=64………….56……….630156………6338CP作用CP的作用：抗ISI降低系統對精確定時的要求?！?56……….630156………63………….56……….630156………63………….56……….630156………63………….56……….630156………63………….56……….630156………63………….56……….630156………6339FFT快速可以利用FFT/IFFT的快速算法實現連續信號用進行采樣實現更加容易40

優點OFDM優點將高速數據流通過串并變換形成低速數據流，減少ISI，無需做均衡，通過加循環前綴對抗ISI各子載波正交，子信道頻譜相互重疊，頻譜利用率高OFDM調制和解調可以通過IDFT和DFT實現，通過快速傅里葉變換FFT可大大減小復雜度支持非對稱業務，通過使用不同數量的子信道實現上下行的非對稱傳輸動態子信道分配及比特分配，充分利用信噪比高的子信道提高性能41

缺點OFDM缺點易受頻偏影響：OFDM系統對正交性要求嚴格，頻偏使得正交性遭到破壞存在較高的峰值平均功率比：多個子信道相位疊加，相位一致時瞬時功率大，對器件要求高3.7正交頻分復用42

原理圖正交子載波組時域波形43幅度合成信號PAPR大PAPR：PeaktoAveragePowerRatio3.7正交頻分復用OFDM系統基本原理圖如下44

小結小結掌握多種調制方式：QPSK、OQPSK、

/4DQPSK的特點和功率譜特性掌握正交頻分復用系統的原理45ThankYou!9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。2月-252月-25Monday,February17,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。01:12:5301:12:5301:122/17/20251:12:53AM11、夫學須志也，才須學也，非學無以廣才，非志無以成學。2月-2501:12:5301:12Feb-2517-Feb-2512、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。01:12:5301:12:5301:12Monday,February17,202513、志不立，天下無可成之事。2月-252月-2501:12:5301:12:53February17,202514、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'tha