【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 信系統(tǒng)的總頻段劃分為若干個(gè)等間隔、互不交疊的頻道分配給不同的用戶使用，在相鄰頻道間無明顯的串?dāng)_。 因此 FDMA系統(tǒng)容量 m的計(jì)算公式為 WmBN?（ 224） 式中， W為無線系統(tǒng)總帶寬， N為區(qū)群小區(qū)數(shù)， B為信道帶寬。 每個(gè)載波信道又被分成 M個(gè)時(shí)隙（時(shí)分信道），所以信道帶寬 B為載波間隔Bc/M。 2．時(shí)分多址（ TDMA）的蜂窩系統(tǒng)容量 TDMA方式是把時(shí)間分割成周期性不交疊的幀，每一幀再分割成若干個(gè)不交疊的時(shí)隙，再根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則，使各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在每幀內(nèi)按指定的時(shí)隙發(fā)送信號(hào)；在接收端按不同時(shí)隙來區(qū)分出不同用戶的信息，從而實(shí)現(xiàn)多址通信。 對(duì)于 TDMA系統(tǒng)來說，系統(tǒng)容量的計(jì)算也比較簡(jiǎn)單。 TDAM系統(tǒng)容量 m的計(jì)算公式為 WmBN? 式中， W為無線系統(tǒng)總帶寬， N為區(qū)群小區(qū)數(shù)， B為信道帶寬。 每個(gè)載波信道又被分成 M個(gè)時(shí)隙（時(shí)分信道），所以信道帶寬 B為載波間隔Bc/M。 3．碼分多址（ CDMA）的小區(qū)容量 CDMA多址方式用不同碼型的地址碼來劃分信道，每一地址碼對(duì)應(yīng)一個(gè)信道，每一信道對(duì)時(shí)間及頻率都是共享的，而FDMA、 TDMA系統(tǒng)信道的數(shù)量要受到頻率或時(shí)隙的限制。 因此 CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，現(xiàn)考慮一般 CDMA系統(tǒng)的通信容量。 m個(gè)用戶共用一個(gè)無線信道同時(shí)通信，每一個(gè)用戶的信號(hào)受到其他 m?1個(gè)用戶信號(hào)的干擾。 假定系統(tǒng)的功率控制理想，即到達(dá)接收端的所有用戶信號(hào)功率強(qiáng)度一樣，則信干比（ SIR）為 11SI R m? ?（ 225） 同時(shí)，一般擴(kuò)頻系統(tǒng)的信干比（ SIR）為 b b b 00// bR E E NSI RN W W R??（ 226） 式中， Rb為信息速率， Eb為比特能量，N0為干擾的功率譜密度， W為 CDMA系統(tǒng)占據(jù)的有效頻帶寬度， W/Rb為 CDMA系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益， Eb/N0是歸一化信噪比，取決于對(duì)誤碼率和話音質(zhì)量的要求，并與系統(tǒng)的調(diào)制方式有關(guān)。 由上面兩個(gè)公式可得 CDMA系統(tǒng)的容量 m為 （信道 /小區(qū)） bb0/1/WRmEN??（ 227） 數(shù)字調(diào)制技術(shù) 數(shù)字調(diào)制的概念 調(diào)制的最基本功能是將基帶信號(hào)通過載波調(diào)制，使其頻譜搬移至適應(yīng)不同信道特性的射頻頻帶上進(jìn)行傳輸。 這種用基帶數(shù)字信號(hào)控制高頻載波，把基帶數(shù)字信號(hào)變換為頻帶信號(hào)的過程稱為數(shù)字調(diào)制。 在接收端通過解調(diào)器把頻帶信號(hào)還原成基帶數(shù)字信號(hào)，這種數(shù)字信號(hào)的逆變換過程稱為解調(diào)。 通常將數(shù)字調(diào)制和解調(diào)合起來稱為數(shù)字調(diào)制，把包括調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)稱為數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸系統(tǒng)。 數(shù)字調(diào)制的基本原理 通常正弦波可用下式表示： 其中，變量 t代表時(shí)間， a(t)是正弦波的振幅， w(t)是角頻率， ?(t)是相位。 ? ?( ) ( ) c os ( ) ( )s t a t w t t??? 數(shù)字調(diào)制主要有 3種形式：幅移鍵控（ Amplitude Shift Keying， ASK）、頻移鍵控（ Frequency Shift Keying， FSK）和相移鍵控（ Phase Shift Keying， PSK），它們分別是正弦波的幅度、頻率、相位隨著數(shù)字基帶信號(hào)而變化。 數(shù)字調(diào)制的分類 數(shù)字調(diào)制主要有 3種形式：幅移鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）。 若將由 0和 1組成的基帶二進(jìn)制信號(hào)進(jìn)一步推廣到多進(jìn)制信號(hào)，將產(chǎn)生相應(yīng)的MASK， MFSK， MPSK調(diào)制。 在實(shí)際的相移鍵控（ PSK）方式中，為了克服在接收端產(chǎn)生的相位模糊問題，通常采用相對(duì)相移 DPSK及 DQPSK（ Differential Quadrature Phase Shift Keying）代替絕對(duì)相移 PSK。 不恒定包絡(luò) AS K （幅移健控） QAM （正交幅度調(diào)制） M QAM （星座調(diào)制） 恒定包絡(luò) FSK （頻移鍵控） BF S K （二進(jìn)制頻移鍵控） M F S K （多進(jìn)制頻移鍵控） PSK （相移鍵控） BP S K （二進(jìn)制相移鍵控） DBP S K （差分二相相移鍵控） Q P S K （正交（四相）相移鍵控） M P S K （多進(jìn)制相移鍵控） OQP S K （偏移 QP S K ） DQP S K （差分 QP S K ） ? /4QPS K CP M （連續(xù)相位 調(diào)制） M S K （最小頻移鍵控） TF M （平滑調(diào)頻） GM S K （高斯濾 波 M S K ） 數(shù)字式調(diào)制 表 23 數(shù)字調(diào)制分類 基本調(diào)制方法性能分析 2ASK， 2FSK， 2PSK和 2DPSK調(diào)制原理如圖 219所示。 數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中由于干擾、噪聲和波形畸變的影響，可能產(chǎn)生誤碼。二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)在 AWGN信道上通過載波鍵控方式傳輸時(shí)，如果接收端采用理想的相干解調(diào)方式并消除碼間干擾，則平均誤比特率 和歸一化信噪比 / 關(guān)系可以表示為 bP bE0N （ 1） 2ASK： （ 2） 2FSK： （ 3） 2PSK： bbb0012 4 2EEP e rfc QNN? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?b 122P e rfc Q? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?bbb 00212EEP e rfc QNN? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ 228） （ 229） （ 230） 圖 219 2ASK， 2FSK， 2PSK和 2DPSK調(diào)制原理圖 圖 220 3種調(diào)制方式的誤比特率性能比較 現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù) 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中采用的調(diào)制技術(shù)如表 24所示。 移動(dòng)通信系統(tǒng) 調(diào) 制 技 術(shù) 第一代蜂窩模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)（ 1G） 語(yǔ)音： FM（ Frequency Modulation） 信令： 2FSK 第二代蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（ 2G） GSM系統(tǒng) GMSK 日本 PDC ?/4DQPSK 美國(guó) IS136 ?/4DQPSK IS95A、 IS95B 下行： QPSK，上行： OQPSK GSM/GPRS GMSK EGPRS 8PSK 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（ 3G） cdma2023 下行： QPSK，上行： HPSK WCDMA 下行： QPSK，上行： HPSK TDSCDMA QPSK， 8PSK， 16QAM（僅適用于 HSPDSCH信道） 表 24 移動(dòng)通信系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù) （ 1）二相相移鍵控（ BPSK） 圖 221 BPSK調(diào)制器原理圖 圖 222 BPSK相干解調(diào)器原理圖 （ 2）正交（四相）相移鍵控 QPSK 圖 223 BPSK信號(hào)的單邊功率譜密度 圖 224 QPSK的相位 ?k示意圖 圖 225 QPSK調(diào)制器的原理圖 圖 226 QPSK信號(hào)相位形成圖 圖 227 QPSK相干解調(diào)原理圖 （ 3）差分四相相移鍵控 DQPSK和?/4DQPSK 圖 228 ?/4DQPSK的調(diào)制器原理圖 圖 229 ?/4DQPSK的差分解調(diào)器原理圖 （ 4）偏移四相相移鍵控（ OQPSK） 圖 230 OQPSK信號(hào)產(chǎn)生 （ 5） HPSK 圖 232 HPSK原理框圖 信源編碼技術(shù) 信源編碼概述 信源編碼是信源研究中的一個(gè)核心問題，也是信息論所討論的編碼中最重要的編碼之一。 信源編碼的目的是壓縮數(shù)據(jù)率，去除信號(hào)中的冗余度，提高傳輸?shù)挠行浴? 其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是在一定失真條件下要求數(shù)據(jù)速率越低越好。 信源編碼按對(duì)信息處理有無失真可分為無失真編碼和限失真編碼，限失真編碼符合大多數(shù)實(shí)際情況；按信號(hào)性質(zhì)分，有語(yǔ)言編碼、圖像編碼、傳真編碼等；按信號(hào)處理域分，有波形編碼（或時(shí)域編碼）和參量編碼（或變換域編碼）。 常見的脈沖編碼調(diào)制（ Pulse Code Modulation， PCM）和增量調(diào)制（ Delta Modulation， DM）等屬于波形編碼，各種類型的聲碼器屬于參量編碼。 信源編碼要完成兩大任務(wù)： （ 1）將信源輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（模數(shù)轉(zhuǎn)換，即 A/D變換）； （ 2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮。 語(yǔ)音編碼 通信系統(tǒng)中引入語(yǔ)音編碼的目的是解除語(yǔ)音信源的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，壓縮語(yǔ)音編碼的碼率，提高通信系統(tǒng)的有效性。 語(yǔ)音編碼大致分成以下 3類。 （ 1）波形編碼 （ 2）參量編碼 （ 3）混合編碼 數(shù)字移動(dòng)通信中的語(yǔ)音編碼 （ 1）數(shù)據(jù)比特率 （ 2）語(yǔ)音質(zhì)量 （ 3）復(fù)雜度和處理時(shí)延 MOS 質(zhì) 量 等 級(jí) 收聽注意力等級(jí) 應(yīng) 用 5 質(zhì)量完美：Excellent 可以完全放松，不需要注意力 公共骨干網(wǎng) 4 高質(zhì)量： Good 需要注意力，但不需要明顯集中注意力 公共骨干網(wǎng) 3 質(zhì)量尚可（及格）：Fair 中等程度的注意力 移動(dòng)通信網(wǎng) 2 質(zhì)量差（不及格）：Poor 需要集中注意力 合成語(yǔ)音 1 質(zhì)量完全不能接受：Bad 即使努力聽，也很難聽懂 表 27 語(yǔ)音主觀評(píng)判方法 編碼器類型 \ 指標(biāo) \參數(shù) 數(shù)據(jù)比特率（ kbit/s） 復(fù)雜度 （ MIPS） 時(shí)延 （ ms） 質(zhì)量 （ MOS） 脈沖編碼調(diào)制（ PCM） 64 0 自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制（ ADPCM） 32 0 自適應(yīng)子帶編碼 16 1 25 4 多脈沖線性預(yù)測(cè)編碼 8 10 35 隨機(jī)激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼 4 100 35 線性預(yù)測(cè)聲碼器 2 1 35 表 28 幾種低數(shù)據(jù)比特率語(yǔ)音編碼參數(shù)與性能比較 語(yǔ)音壓縮編碼原理 （ 1）波形編碼原理 脈沖編碼調(diào)制（ Pulse Code Modulation，PCM）是實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的通用方法，具體步驟是抽樣、量化和編碼， PCM系統(tǒng)原理圖如圖 233所示，抽樣量化和編碼示意圖如圖 234所示。 圖 233 PCM系統(tǒng)原理圖 圖 234 PCM抽樣、量化和編碼示意圖 （ 2）參量編碼原理 圖 235 語(yǔ)音產(chǎn)生的物理模型 （ 3）混合編碼原理 混合編碼是