【正文】 起來(lái)，由此產(chǎn)生的延時(shí)隨著 n的增加而線性增加。 為了減少這個(gè)延遲，人們提出了各種解決方案，其中卷積碼就是一種較好的信道編碼方式。這種編碼方式同樣是把 k個(gè)信息比特編成 n個(gè)比特，但 k和 n通常很小，特別適宜于以串行形式傳輸信息，減小了編碼延時(shí)。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 圖 卷積編碼的原理框圖 卷積編碼器編碼信息信息序列 編碼信息流信息 信息?卷積編碼就是將信息序列以 ko個(gè)碼元分段，通過編碼器輸出長(zhǎng)為 no的一段碼段。但是該碼的 no－ ko個(gè)檢驗(yàn)碼不僅與本段的信息元有關(guān)，而且也與其前 m段的信息元有關(guān)，故卷積碼用 (no， ko， m)表示，稱 No＝ (m十 1)no為卷積編碼的編碼約束長(zhǎng)度。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 在 GSM系統(tǒng)中，上述兩種編碼方法均在使用。首先對(duì)一些信息比特進(jìn)行分組編碼，構(gòu)成一個(gè)“信息分組十奇偶 (檢驗(yàn) )比特”的形式，然后對(duì)全部比特做卷積編碼，從而形成編碼比特。這兩次編碼適用于話音和數(shù)據(jù)二者，但它們的編碼方案略有差異。采用“兩次”編碼的好處是： 在有差錯(cuò)時(shí)，能校正的校正 (利用卷積編碼特性 )，能檢測(cè)的檢測(cè) (利用分組編碼特性 )。 ? 思考：用生活中的例子比喻信源編碼和信道編碼？ 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2． 4 擴(kuò)頻技術(shù) 2． 4． 1概念 ?擴(kuò)頻通信 技術(shù)是一種信息傳輸方式， 其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬。 頻帶的擴(kuò)展是通過一個(gè)獨(dú)立的碼序列來(lái)完成，用編碼及調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)；在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 這一定義包含了以下三方面的意思： 一、信號(hào)的頻譜被展寬了。 我們知道，傳輸任何信息都需要一定的帶寬，稱為信息帶寬。 例如人類的語(yǔ)音的信息帶寬為 300Hz 3400Hz，電視圖像信息帶寬為數(shù) MHz。為了充分利用頻率資源，通常都是盡量采用大體相當(dāng)?shù)膸挼男盘?hào)來(lái)傳輸信息。在無(wú)線電通信中射頻信號(hào)的帶寬與所傳信息的帶寬是相比擬的。如用調(diào)幅信號(hào)來(lái)傳送語(yǔ)音信息，其帶寬為語(yǔ)音信息帶寬的兩倍；電視廣播射頻信號(hào)帶寬也只是其視頻信號(hào)帶寬的一倍多。這些都屬于 窄帶通信 。 一般的調(diào)頻信號(hào)，或脈沖編碼調(diào)制信號(hào)，它們的帶寬與信息帶寬之比也只有幾到十幾。擴(kuò)展頻譜通信信號(hào)帶寬與信息帶寬之比則高達(dá) 100 1000，屬于 寬帶通信。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 二、采用擴(kuò)頻碼序列調(diào)制的方式來(lái)展寬信號(hào)頻譜。 我們知道，在時(shí)間上有限的信號(hào)，其頻譜是無(wú)限的。例如很窄的脈沖信號(hào)，其頻譜則很寬。信號(hào)的頻帶寬度與其持續(xù)時(shí)間近似成反比。 1微秒的脈沖的帶寬約為 1MHz。因此，如果用限窄的脈沖序列被所傳信息調(diào)制，則可產(chǎn)生很寬頻帶的信號(hào)。 如下面介紹的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)就是采用這種方法獲得擴(kuò)頻信號(hào)。這種很窄的脈沖碼序列，其碼速率是很高的，稱為擴(kuò)頻碼序列。這里需要說(shuō)明的一點(diǎn)是所采用的擴(kuò)頻碼序列與所傳信息數(shù)據(jù)是無(wú)關(guān)的，也就是說(shuō)它與一般的正弦載波信號(hào)一樣，絲毫不影響信息傳輸?shù)耐该餍?。擴(kuò)頻碼序列僅僅起擴(kuò)展信號(hào)頻譜的作用。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 三、在接收端用相關(guān)解調(diào)來(lái)解擴(kuò) 正如在一般的窄帶通信中，已調(diào)信號(hào)在接收端都要進(jìn)行解調(diào)來(lái)恢復(fù)所傳的信息。在擴(kuò)頻通信中接收端則用與發(fā)送端相同的擴(kuò)頻碼序列與收到的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，恢復(fù)所傳的信息。換句話說(shuō)，這種相關(guān)解調(diào)起到解擴(kuò)的作用。即把擴(kuò)展以后的信號(hào)又恢復(fù)成原來(lái)所傳的信息。這種在發(fā)端把窄帶信息擴(kuò)展成寬帶信號(hào)，而在收端又將其解擴(kuò)成窄帶信息的處理過程，會(huì)帶來(lái)一系列好處。弄清楚擴(kuò)頻和解擴(kuò)處理過程的機(jī)制，是理解擴(kuò)頻通信本質(zhì)的關(guān)鍵所在。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 圖 典型擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)框圖 信源 信源編碼 信道編碼 載波調(diào)制 擴(kuò)頻調(diào)制信息輸 出信源譯碼 信道譯碼 符號(hào)解調(diào) 解擴(kuò)頻信道第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) ?長(zhǎng)期以來(lái)，人們總是想法使信號(hào)所占領(lǐng)譜盡量的窄，以充分利用十分寶貴的頻譜資源。 為什么要用這樣寬頻帶的信號(hào)來(lái)傳送信息呢 ? 簡(jiǎn)單的回答就是主要為了通信的安全可靠。 ?擴(kuò)頻通信的可行性，是從信息論和抗干擾理論的基本公式中引伸而來(lái)的。即可通過增加頻帶寬度的方法，在較低的信噪比 P／ N(S／ N)情況下，傳輸信息。 信噪比和帶寬是可以互換的。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）易于重復(fù)使用頻率，提高了無(wú)線頻譜利用率。 無(wú)線頻譜十分寶貴，雖然從長(zhǎng)波到微波都得到了開發(fā)利用，仍然滿足不了社會(huì)的需求。在窄帶通信中，主要依靠波道劃分來(lái)防止信道之間發(fā)生干擾。 為此，世界各國(guó)都設(shè)立了頻率管理機(jī)構(gòu)，用戶只能使用申請(qǐng)獲準(zhǔn)的頻率。 擴(kuò)頻通信發(fā)送功率極低 (1 650mW)，采用了相關(guān)接收這一高技術(shù)，且可工作在信道噪聲和熱噪聲背景中，易于在同一地區(qū)重復(fù)使用同一頻率 , 也可與現(xiàn)今各種窄道通信共享同一頻率資源。所以，在美國(guó)及世界絕大多數(shù)國(guó)家，擴(kuò)頻通信不需申請(qǐng)頻率，任何個(gè)人與單位可以無(wú)執(zhí)照使用。 （ 2）抗干擾性強(qiáng)，誤碼率低。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 圖 擴(kuò)頻系統(tǒng)抗寬帶干擾能力示意圖 （ 3）隱蔽性好，對(duì)各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小。 （ 4）可以實(shí)現(xiàn)碼分多址，適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)傳輸。 （ 5）抗多徑干擾。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 擴(kuò)頻技術(shù)首先應(yīng)用于軍事通信，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于民用和商用通信系統(tǒng)： ?衛(wèi)星通信（多址，抗干擾，便于保密，降低平均功率譜密度）； ?移動(dòng)通信（多址，抗干擾，便于保密，抗多徑，提高頻譜利用率）； ?無(wú)線本地環(huán)路（ WLL）； ?GPS（選址，抗干擾，保密，測(cè)距）； ?測(cè)試儀器，如干擾儀測(cè)時(shí)延，誤碼測(cè)試儀等。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2． 4． 4跳頻技術(shù) ? 常規(guī)電臺(tái)用固定頻率發(fā)射和接收，因而無(wú)法避開竊聽、人為干擾、信道阻塞。這些問題必須利用 跳頻技術(shù) 才能徹底克服。 ? 跳頻的原理是：按全網(wǎng)預(yù)設(shè)的程序，自動(dòng)操控網(wǎng)內(nèi)所有臺(tái)站在一秒鐘內(nèi)同步改變頻率多次，并在每個(gè)跳頻信道上短暫停留。周期性的同步信令從主站發(fā)出，指令所有的從站同時(shí)跳躍式更換工作頻率。 ? 跳頻技術(shù)與直序擴(kuò)頻技術(shù)完全不同，是另外一種意義上的擴(kuò)頻。跳頻的載頻受一個(gè)偽隨機(jī)碼的控制，在其工作帶寬范圍內(nèi)，其頻率合成器按 PN碼的隨機(jī)規(guī)律不斷改變頻率。在接收端，接收機(jī)的頻率合成器受偽隨機(jī)碼的控制，并保持與發(fā)射端的變化規(guī)律一致 。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) ? 跳頻頻率高于信元碼率時(shí)，稱作 快速跳頻 。 跳頻頻率低于信元碼率時(shí)，稱作 慢速跳頻 。 快速跳頻抗干擾能力極強(qiáng)，基本上認(rèn)為是不可被破解的。但系統(tǒng)成本較高，目前只用在軍事通信領(lǐng)域。 ? 跳頻的高低直接反映跳頻系統(tǒng)的性能，跳頻越高抗干擾的性能越好，軍用的跳頻系統(tǒng)可以達(dá)到每秒上萬(wàn)跳。實(shí)際上移動(dòng)通信 GSM系統(tǒng)也是跳頻系統(tǒng)，其規(guī)定的跳頻為每秒 217跳。 第 2章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2． 5 小結(jié) 本章主要內(nèi)容包括： 1．調(diào)制解調(diào)技術(shù) （ 1）線性調(diào)制解調(diào)技術(shù)： PSK、 QPSK和 π/4DQPSK的概念、組成結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域； （ 2）恒定包絡(luò)調(diào)制解調(diào)技術(shù)： FSK、 MSK和 GMSK的概念、組成結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。 2．多址技術(shù) 首先介紹了頻分雙工（ FDD）和時(shí)分雙工（ TDD）的概念和特點(diǎn)，隨后介紹了頻分多址 (FDMA)、時(shí)分多址 (TDMA)和碼分多址 (CDMA)三種在無(wú)線通信系統(tǒng)中主要接入方式的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。 3. 編碼技術(shù) 編碼技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)、以及應(yīng)用領(lǐng)域。 4．?dāng)U頻技術(shù) 擴(kuò)頻技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域以及擴(kuò)頻通信的主要性能指標(biāo)。