武汉理工大学
宽带网络技术论文COFDM信道编码与同步技术的研究
目录
摘要 (2)
ABSTRACT (3)
1. COFDM概述 (4)
1.1 COFDM简介 (4)
1.2 COFDM基本原理简介 (4)
2. COFDM的编码 (6)
2.1 RS码 (6)
2.2卷积码 (7)
2.3 交织 (7)
3. COFDM中的同步技术 (9)
3.1 COFDM中采样钟同步的实现 (9)
3.2符号同步和载波同步 (10)
4. 总结 (12)
5. 参考文献 (13)
摘要
编码正交频分复用(COFDM)是一种多载波数字通信调制技术，它具有频谱利用率高和可对抗多径时延扩展等特点，因此通常被认为是超3代移动通信系统中的核心技术。其基本原理是将频域中的一个宽带信道划分成多个重叠的子信道进行窄带传输。在接收端，虽然频谱相互重叠，但是只要保证各子信道上信号的正交性，就可以将各信道上的信号正确分离。
本文重点研究了COFDM通信系统中的编码技术，包括RS码、卷积码、交织码。还研究了COFDM通信系统中的同步技术，详细分析了钟同步、符号同步和载波同步的原理和实现方法。
关键词：编码正交频分复用、编码、同步、频谱
ABSTRACT
Coded orthogonal frequency division multiplexing (COFDM) is a multi-carrier modulation digital communication technology, combined with high spectrum efficiency, combat multi-path delay spread and other characteristics, which is generally considered over the 3rd generation mobile communication system core technology. The basic principle is the frequency domain, a broadband channel into multiple overlapping narrowband sub channels for transmission. At the receiving end-device, the channel's signal can be properly separated while the orthogonal of sub-channel can be ensured despite of the spectral overlap.
This paper introduces the COFDM coding techniques in communications systems, including RS codes, convolution codes, interleaved code. COFDM, and studied synchronization in communication systems, introduce a detailed analysis of clock synchronization, symbol synchronization and carrier synchronization of the principle and method.
KEYWORDS: COFDM, code, synchronization, spectrum
1. COFDM 概述
1.1 COFDM 简介
COFDM （coded orthogonal frequency division multiplexing ），既编码正交频分复用的简称，是目前世界最先进和最具发展潜力的调制技术。
上世纪90年代至今，由于高速数据传输越来越受到人们的追捧，多载波传输技术开始受到了人们的广泛关注。作为其中的代表正交频分复用(OFDM)技术在数字音视频广播和高速无线局域网以及高比特率数字用户线等多个领域中得到了应用。在此基础上发展的COFDM(coded orthogonal frequency division multiplexing)，即编码正交频分复用技术，让信道编码技术与这种多载波技术进行了有效的结合，使得该技术除具有多载波调制功能外，同时拥有了强大的编码纠错能力。这样COFDM 的抗多径衰落能力、抗码间干扰(ISI)能力、抗多普勒频移能力等都得到了显著提高。利用COFDM 技术可真正实现“有阻挡、非通 视和高速移动条件下”的宽带高速传输，该技术是目前世界上最先进和最具发展潜力的调制技术。
1.2 COFDM 基本原理简介
OFDM(orthogonal frequency divided multiplex)是一种多载波发射技术，OFDM 在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用单个子载波，把数据流也分解为若干个子数据流，分解数据流速率，再利用这些子数据流分别去调制各子载波。各子载波并行传输，减小了对单个载波的依赖性，为了进一步提高系统性能，OFDM 系统往往还和信道编码结合起来使用，这样的系统就是COFDM 。
多载波信号s(t)可写为如下复数形式：
∑-=?=10)()(N N t
jw N n e T d t s
其中ωωω?+=n n 0为第n 个载波频率， )(T d N 为第n 个载波上的复数信号，若设定在一个符号周期内)(T d N 为定值，信号采样频率为1/T ，一个符号周期T 内含有N 个采样值，令0ω=0，则：
t
n j N N N e T d kT s )(10)()(ω?-=?=∑
将其与IDFT 形式(系数忽略)
N k j N N e NT n G kT g /210)(
)(π?=∑-=
进行比较，可以看出若Δf=1/NT=1/τ，则)(T d N 为频域采样信号，fs(kT)为对应的时域信号，由此可知，若选择载波频率间隔为1/τ，则COFDM 信号不但符合DFT 定义，而且保持了正交性。
OFDM 的正交性是这样得到的，设每个子信道的符号宽度为T ，则当各个子载波频谱之间的最小间隔为1/T 时，在整个符合周期内，子载波是正交的。设两个子载波的频率为fk 和fi ，它们相差1/T 的整数倍。则如下式表示，周期内积分为正交。
OFDM 在某种程度上类似于FDM ，都是将可用的带宽分成许多个子信道，但是FDM 的各个子载波是完全隔开的，每个子信道为一个用户专用，频谱之间没有重叠;然而OFDM 的各个子信道载波之间有重叠，子载波频率是互相正交的，一个用户可以使用一个直至全部子信道，因此OFDM 的信道利用率要高于FDM(如图1)。
图1。 OFDM 与FDM 的频谱
在OFDM 系统的实际应用中，可以采用更加方便快捷的快速傅立叶变换(IFFT/FFT)来实现调制和解调。N 点IDFT 运算需要实施N2次的复数乘法，而IFFT 可以显著地降低运算的复杂度。对于常用的基2IFFT 算法来说，其复数乘法的次数仅为(N/2)log 2(N)，而采用基4IFFT 算法来实施傅立叶变换，其复数乘法的数量仅为(3/8)N(log 2N-2)。
随着DSP 和VLSI 的发展，使得大量的运算快速实现和高速存储器成为可能，这也就带来COFDM/OFDM 的实用化，而在实际COFDM 系统中编码技术又起到至关重要的作用。对OFDM 各个子信道进行编码，可以增强各个子载波的抗干扰能力，有助于克服频道选择性衰落。
2. COFDM 的编码
一个COFDM 传输系统由信道编解码、OFDM 调制解调器、上下变频单元构成，分为发送和接收两大部分。
信道编码部分的基本任务是把信源编码的MPEG 码流以性能上可靠、经济上可行的方式传送到目的地。在数据的传输过程中，不仅有MPEG 数据流，还要有一系列起辅助功能的数据。这些辅助数据要和MPEG 数据流组成一定的数据格式一起传输。在接收端则要还原出纯净的MPEG 数据流。这一功能由数据格式变换部分完成。数据传输过程中纠错码是必不可少的。一般的COFDM 系统的纠错码由RS 码和卷积码串联组成。相对于卷积码，RS 码被称为“外码”，而卷积码称为“内码”。
2.1 RS 码
RS 码是一类有很强纠错能力的多进制BCH 码，也是一类典型的代数几何码。RS 纠错码为统码，且工作在BYTE 而不是bit 数据流方式。它在突发错误方面有着很好的应用。RS 码在各种应用领域被采纳为国际和国内的标准，它的重要性由此可见一斑。对于一个长度为2m-1符号的RS 码，每个符号都可以看成是有限域GF(2m)中的一个元素。
与二进制(BCH)码相比，RS(Reed-Solo-mon)码不仅是生成多项式的根取自GF(2m)域，而且其码元符号也取自GF(2m)域。也就是说，在一个(n ，k)RS 码中，输入信号分成k ·m 比特一组，每组k 包括个符号，每个符号由m 个比特组成。这样，RS 码的生成多项式就可以直接由一次多项式构成：
)())(()(2k n a x a x a x x g ----=
一个纠t 个符号错误的RS 码有如下参数：
(1)码长:n=2m-1符号，或m(2m-1)比特;
(2)信息段:k 符号，mk 比特;
(3)监督段:n-k=2t 符号，m(n-k)比特;
(4)最小码距:12min +=t d 符号，m(2t+1)比特。
由于分组码的Singleton 限为:1min +-≤k n d ，因此从这个意义上说，RS 码是一个极大最小距离码。也就是说，对于给定的(n ，k)分组码，没有其他码能比RS 码的最小距离更大。RS 码是Single-ton 限下的最佳码。这充分说明RS 码的纠错能力很强。除了有很强的纠正随机错误的能力外，RS 码还非常适合于纠正突发错误。
2.2卷积码
在一个二进制分组码(n，k)当中，包含k个信息位，码组长度为n，每个码组的(n-k)个校验位仅与本码组的k个信息位有关，而与其它码组无关。为了达到一定的纠错能力和编码效率(=k/n)，分组码的码组长度n通常都比较大。编译码时必须把整个信息码组存储起来，由此产生的延时随着n的增加而线性增加。
为了减少这个延迟，人们提出了各种解决方案，其中卷积码就是一种较好的信道编码方式。这种编码方式同样是把k个信息比特编成n个比特，但k和n 通常很小，特别适宜于以串行形式传输信息，减小了编码延时。
与分组码不同，卷积码中编码后的n个码元不仅与当前段的k个信息有关，而且也与前面(N-1)段的信息有关，编码过程中相互关联的码元为nN个。因此，这N时间内的码元数目nN通常被称为这种码的约束长度。卷积的纠错能力随着N的增加而增大，在编码器复杂程度相同的情况下，卷段积码的性能优于分组码。
另一点不同的是:分组码有严格的代数结构，但卷积码至今尚未找到如此严密的数学手段，把纠错性能与码的结构十分有规律地联系起来，目前大都采用计算机来搜索好码。
下面通过一个例子来简要说明卷积码的编码工作原理。正如前面已经指出的那样，卷积码编码器在一段时间内输出的n位码，不仅与本段时间内的k位信息位有关，而且还与前面m段规定时间内的信息位有关，这里的m=N-1通常用(n，k，m)表示卷积码(注意:有些文献中也用(n，k，N)来表示卷积码)。图3就是一个卷积码的编码器，该卷积码的n=2，k=1，m=2，因此，它的约束长度nN=n×(m+1)=2×3=6。
卷积码的编码工作原理描述卷积码的方法有两类，也就是图解表示和解析表示。解析表示较为抽象难懂，而用图解表示法来描述卷积码简单明了。常用的图解描述法包括树状图、网格图和状态图等。
卷积码的译码方法可分为代数译码和概率译码两大类。代数译码方法完全基于它的代数结构，也就是利用生成矩阵和监督矩阵来译码，在代数译码中最主要的方法就是大数逻辑译码。概率译码比较常用的有两种，一种叫序列译码，另一种叫维特比译码法。虽然代数译码所要求的设备简单，运算量小，但其译码性能(误码)要比概率译码方法差许多。因此，目前在数字通信的前向纠错中广泛使用的是概率译码方法。
2.3 交织
大多数编码都是基于信道差错满足统计独立的特性而设计的，但实际信道往往是突发错误和随机错误并存的组合信道，在这些信道中直接使用纠随机错误码效果不好。另外，基于序列的译码算法，其错误也具有突发性。交织技术是一种
时间/频率扩展技术，它使得信道错误的相关度减小，在交织度足够大时，就把突发错误离散成随机错误，为正确译码创造了更好的条件。严格地说，交织不是编码，因为交织技术本身不产生冗余码元;但是，如果把编码器和交织器看一个整体，则新构成的“交织码”具有更好的纠错性能。
COFDM传输系统中不但存在随机性干扰，还存在突发性干扰，这种干扰的特点是干扰的分布规律有很强的相关性，严重时会造成成片的数据错误。由于错误集中在一起可能超出外码(RS码)的纠错范围，使纠错能力下降。因此，在外码之后加上卷积交织，使数据按一定的规律分散发送，接收端加有去卷积交织电路恢复原来的数据顺序。通过交织、去交织电路的作用，将突发错误信道改造成为独立的随机错误信道，使突发错误散布在纠错编码器纠错范围之内，以提高信道纠错能力。
卷积交织器是一种连续工作的交织器。编码序列在切换开关的作用下依次进入B个支路，周而复始。每个支路的延迟缓存器数依次以M的倍数增加。输出端采用同步的切换开关从B个支路轮流取出符号。变量B称为交织宽度(支路)，代表交织后相邻的符号在交织前的最小距离。变量M·B表示交织深度(延迟缓存器)，是交织前相邻的符号在交织后的最小距离。将图6上下倒置，就可以得到接收端卷积解交织器。交织/解交织的最大时延为M×(B-1)×B。为进一步提高系统的纠错性能，对内编码后的数据流进行内交织，内交织包括比特交织和符号交织。比特层和符号层的交织均基于块结构，对每个交织器块的大小是相同的。编码后的码字序列被按行填入一个大小为m×n的矩阵，矩阵填满以后，再按列发出。同样，接收端的解交织器将接收到的信号按列填入m×n的矩阵，填满后再按行读出，然后送往解码器正常解码。这样，信道中的连续突发错误被解交织器以m个比特为周期进行分隔、再送往解码器，如果这m个错误比特处于信道编码的纠错能力范围内，则达到了消除错误突发的目的。
3. COFDM 中的同步技术
数字信号处理(DSP)和超大规模集成电路技术(VLSI)的发展，使得大量的快速运算和高速存储器成为可能，这也加速了COFDM/OFDM 的实用化，而在实际的COFDM 系统中，接收同步和编码又起着关键的作用，下面将对这两种技术中的接收同步进行详细探讨。
3.1 COFDM 中采样钟同步的实现
在COFDM 传输系统中，采样钟同步的实现是通过在发端IFFT 的帧结构中插入导频，收端利用两帧中的两个导频来抵消频偏，提取出收发两端的采样钟的差值，以此来调整收端的采样钟，从而实现收发两端的采样钟同步。
设两个导频信号所占的频率点分别为k1和k2，发送端调制以后的数字信号为：
∑-=??? ??=1
02exp )(1)(N k kn N j k X n n s π )(n s 通过信道到达接收端，由于信道的频偏和多径影响，进入模/数(A/D)转换以前的信号为:
∑-=??
????++=10)(2exp )()(1)(N k s t t kf N j k H k X n t r φεπ 式中，ε为频偏，)(t φ为随机相位，s f 是发端的采样频率。这里随机相位)(t φ是个慢变参数，在几帧的短时间差内可以假定为常数。通过A/D 抽样后的信号为：
∑-=??
????++=102exp )()(1)(N k r r s f n kn Nf f j k H k X n n r φεπ 式中，r f 为接收端的采样频率。
对)(n r 的第i 帧数据进行FFT 得到：
∑-=????????????-++++=102)()(2exp )()(1)(N n r r s i m n N iN n f m iN n Nf f j m H m X N
m X πφεπ ∑∑-=-=????????????-+++++101
02)()(2exp )()(1N n N k r r s m n N iN n f m iN n Nf f j m H m X N πφεπ 式中的第2项是交调干扰项，由于COFDM 信号可看成是许多独立同分布信号的总和，根据中心极限定理，它的分布随着N 的增大趋于高斯分布，所以，
第2项相当于COFDM 信号的一阶矩，基本可以忽略。
取第i+l 帧和帧的第k 1、k 2点的相位差
))((2)()(1212r s s
f f k k l f k k --=?-?=?πλλλ 假定k 2>k 1，根据λ?来调节压控振荡器VCO ，具体的调节方法如下:
若λ?>0，表明r s f f >需要提高接收端的采样频率;若λ?=0，表明r s f f =则保持接收端的采样频率;若λ?<0，表明r s f f <，则需要降低接收端的采样频率。
在这种调节方式下，收发两端的采样频率趋于同步。在实际的应用中，为了减小系统的存储量，通常取l=1。
3.2符号同步和载波同步
如果信号在接收端延迟了d 个采样数据，则收到的第i 帧信号中有d 个值为非本帧数据。若不考虑这d 个值的变化，则收帧Y(n)可以看作是发帧X(n)的循环移位，而实际上这d 个值的变化在FFT 之后被平均到了N 个系数上，因而其影响只是给Y(k)的各个数值添加了噪声。此外，信号经过信道产生的码间串扰在DFT 解调后被平均到N 个系数上，使每个子信道所受的影响很小。在同步算法中，我们对噪声和码间串扰的影响忽略不计，近似认为Y(n)是X(n)的循环移位。
接收端延迟了d 个采样数据设IFFT 前的数据为X(k)，FFT 解调后输出Y(k)(k=0，1，…，N-1)，第k 个通道的衰减因子为?i k e A 。由于同步算法采用随机梯度的算法，设X(1)、X(2)、X(N-2)和X(N-1)4个邻近通道为同步中要用到的同步参考信号，所以当N 很大时，可以认为其衰减因子近似相等，记为?i k e A 。假设第i 帧数据接收时延迟了d 个复数点，且载波相位偏移了θ角度，那么根据DFT 的移位特性，在经过FFT 解调后有：
d N j e
X A Y Y π222*)1()2()1(???? 由于d N π2很小，所以有：[]
2*)1(/)2()1(2sin 2X Y Y I d N d N m ?=??? ???ππ 由上述两式得：
[]{})2()1(*1Y Y I Sig d d m f i i ??-=+β
若[]
)2()1(*Y Y I m ?为正，表明第i 帧数据延迟了d 个样值，因而将第i+l 帧数
据指针向后调整，反之则向前调整。每次调整的步长c β是可变的，初值可取大些，以后逐步减小，降为1时保持恒定，即保证达到稳定时的每帧数据距同步位置的偏差不会太大。
当[])2()1(*Y Y I m ?与[]
)1()2(*-?-N Y N Y I m 同时为负或同时为正时进行调整，否则不作调整。再计算
θ222)1()2()2()1()1(i e X A N Y Y N Y Y ???-?=-?， 得到 []{})1()1(1-??-=+N Y Y I Sig i i m c i i βθθ
步长c β的大小在调整时逐步递减，最后按精度要保持恒定，估计出载波偏移θ的值后进行载波偏移校正，即将下一组变换结果乘以旋转因子1+-i j e θ便可实现载波同步的调整。
4.总结
本文从COFDM的编码和同步两个方面对COFDM调制技术进行了详细的分析与理论研究，对COFDM调制技术进行了比较系统的研究与介绍，对COFDM 有了比较深入的理解。
尽管COFDM在实现技术上比其他的数字调制方式复杂，但是由于其具有频带利用率高和抗多径干扰的突出优点，在高速数字无线通信领域得到了广泛的应用，从无线局域网到地面数字音频视频广播，乃至于第三代和第四代移动通信系统。
5.参考文献
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信道编码发展概述 摘要:信道编码为了与信道的统计特性相匹配，并区分通路和提高通信的可靠性，而在信源编码的基础上，按一定规律加入一些新的监督码元，以实现纠错的编码。本文主要介绍几种主要的信道编码和译码原理和它们实现方法和性能和各种编码的优缺点，并介绍其在现代通信技术中的应用如WCDMA和3G通信技术。 关键词:分组码; 卷积码; 级联码; Turbo码；通信技术； 中图分类号:TP91811 Development of Channel Codes Abstract: Channel coding in order to match the statistic properties of channel, and to distinguish the pathway and improve the reliability of communication, and on the basis of the source code, add some new oversight element according to certain rule, in order to realize the error correction coding. This paper mainly introduces several main channel coding and decoding principle and their implementation methods and properties and the advantages and disadvantages of all kinds of coding, and introduces its application in the modern communication technologies such as WCDMA and 3G communications technology. Key words:block codes; convolution code; concatenation codesturbo code; communication technology; 0引言 一个完整的通信系统，在从信源至接收的全过程中，对信号进行的编码包括信源编码、信道编码以及加密与解密，其中信源编码与信道编码是对信号进行处理的重要步骤，而加密与解密则主要用于接收系统中。 信道编码又称为纠错编码，是指将信号进行编码处理，以使编码后的传送码流与信道传输特性相匹配，其根本目的是为了提高信息传输的可靠性，即提高系统的抗干扰能力。信道编码是数字通信区别于模拟通信的显著标志，其主要实现方法是通过增大码率或频带，即增大所需的信道容量。这一点恰好与信源编码为适应存储及信道传输要求而进行压缩码率或频带而相反。信道编码在当今的通信系统中有这至关重要的地位，TD-SCDMA中主要采用了卷积码和CRC检错码，而Turbo码在WCDMA的差错控制技术中和4G通信中起着至关重要的作用。 1分组码 将信源的信息序列按照独立的分组进行处理和编码，称为分组码。编码时将每k个信息位分为一组进行独立处理，变换成长度为n（n>k）的二进制码组。 简单实用编码包括奇偶监督码、二维奇偶监督码、恒比码、正反码，其中奇偶监督码和分组码又同属于代数码。分组码一般用符号（n，k）表示，其中n是码组的总位数，又成为码组的长度（码长），k是码组中信息码元的数目，– n k r 为码组中的监督码元数目。在分组码中，把码组中“1”的个数目称为码组的重量，简称码重。把两个码组中对应位上数字不同的位数称为码组的距离，简称码距又称海明距离。分组码线性是指码组中码元的约束关系是线性的, 而分组则是对编码而言。他可以用近似代数理论中有限维有限域的矩阵来描述。线性分组码实际上是利用线性空间的扩展, 即由原来的k维扩展到n 维, 利用被扩展的(n - k ) 维来发现、纠正信道传输中的差错。 1.1 循环码 循环码是一种无权码，每位代码无固定权值，任何相邻的两个码组中，仅有一位代码不同。而纠错码的译码是该编码能否得到实际应用的关键所在。译码器往往比编码较难实现，对于纠错能力强的纠错码更复杂。根据不同的纠错或检错目的，循环码译码器可分为用于纠错目的和用于检错目的的循
通信信号处理的技术发展新方向 一通信技术的起源 自19世纪初电通信技术问世以来，短短的100多年时间里，通信技术的发展可谓日新月异。“千里眼”、“顺风耳”等古人的梦想不但得以实现，而且还出现了许多人们过去想都不曾想过的新技术。 实现通信的方式很多，随着社会的需求、生产力的发展和科学技术的进步，目前的通信越来越依赖利用“电”来传递消息的电通信方式。由于电通信迅速、准确、可靠且不受时间、地点、距离的限制，因而近百年来得到了迅速的发展和广泛的应用。当今，在自然科学领域涉及“通信”这一术语时，一般均是指“电通信”。广义来讲，光通信也属于电通信，因为光也是一种电磁波。 通信技术的发展，不可避免的就要涉及到通信信号的处理。所谓"信号处理"，就是要把记录在某种媒体上的信号进行处理，以便抽取出有用信息的过程，它是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统称。 二通信系统的组成 通信是从一地向另一地传递和交换信息。实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。 信源是消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号，称之为消息信号或基带信号。电话机、电视摄像机和电传机、计算机等各种数字终端设备就是信源。前者属于模拟信源，输出的是模拟信号；后者是数字信源，输出离散的数字信号。 发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。对数字通信系统来说，发送设备常常又可分为信源编码与信道编码。 信道是指传输信号的物理媒质。在无线信道中，信道可以是大气（自由空间），在有线信道中，信道可以是明线、电缆或光纤。有线和无线信道均有多种物理媒质。媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。根据研究对象的不同，需要对实际的物理媒质建立不同的数学模型，以反映传输媒质对信号的影响。 三信号处理的目的和方法 人们最早处理的信号局限于模拟信号，所使用的处理方法也是模拟信号处理方法。在用模拟加工方法进行处理时，对"信号处理"技术没有太深刻的认识。这是因为在过去，信号处理和信息抽取是一个整体，所以从物理制约角度看，满足信息抽取的模拟处理受到了很大的限制。 由于通信信号的特殊性，以及在传播过程中的干扰和损耗，有效的传输信号成了要解决的头等问题。 随着数字计算机的飞速发展，信号处理的理论和方法也得以发展。并出现了不受物理制约的纯数学的加工，即算法，并确立了信号处理的领域。信号处理的目的是削弱信号中的多余内容；滤出混杂的噪声和干扰；或者将信号变换成容易处理、传输、分析与识别的形式，以便后续的其它处理。现在，对于信号的处理，人们通常是先把模拟信号变成数字信号，然后利用高效的数字信号处理器或计算机对其进行数字信号处理。 一般数字信号处理涉及三个步骤： (一) 模数转换(A/D转换)：把模拟信号变成数字信号，是一个对自变量和幅值同时进行离散化的过程，基本的理论保证是采样定理。 (二) 数字信号处理(DSP)：包括变换域分析(如频域变换)、数字滤波、识别、合成等。
武汉理工大学 宽带网络技术论文COFDM信道编码与同步技术的研究
目录 摘要 (2) ABSTRACT (3) 1. COFDM概述 (4) 1.1 COFDM简介 (4) 1.2 COFDM基本原理简介 (4) 2. COFDM的编码 (6) 2.1 RS码 (6) 2.2卷积码 (7) 2.3 交织 (7) 3. COFDM中的同步技术 (9) 3.1 COFDM中采样钟同步的实现 (9) 3.2符号同步和载波同步 (10) 4. 总结 (12) 5. 参考文献 (13)
摘要 编码正交频分复用(COFDM)是一种多载波数字通信调制技术，它具有频谱利用率高和可对抗多径时延扩展等特点，因此通常被认为是超3代移动通信系统中的核心技术。其基本原理是将频域中的一个宽带信道划分成多个重叠的子信道进行窄带传输。在接收端，虽然频谱相互重叠，但是只要保证各子信道上信号的正交性，就可以将各信道上的信号正确分离。 本文重点研究了COFDM通信系统中的编码技术，包括RS码、卷积码、交织码。还研究了COFDM通信系统中的同步技术，详细分析了钟同步、符号同步和载波同步的原理和实现方法。 关键词：编码正交频分复用、编码、同步、频谱
ABSTRACT Coded orthogonal frequency division multiplexing (COFDM) is a multi-carrier modulation digital communication technology, combined with high spectrum efficiency, combat multi-path delay spread and other characteristics, which is generally considered over the 3rd generation mobile communication system core technology. The basic principle is the frequency domain, a broadband channel into multiple overlapping narrowband sub channels for transmission. At the receiving end-device, the channel's signal can be properly separated while the orthogonal of sub-channel can be ensured despite of the spectral overlap. This paper introduces the COFDM coding techniques in communications systems, including RS codes, convolution codes, interleaved code. COFDM, and studied synchronization in communication systems, introduce a detailed analysis of clock synchronization, symbol synchronization and carrier synchronization of the principle and method. KEYWORDS: COFDM, code, synchronization, spectrum
现代通信技术的历史 所谓通信，最简单的理解，也是最基本的理解，就是人与人沟通的方法。无论是现在的电话，还是网络，解决的最基本的问题，实际还是人与人的沟通。现代通信技术，就是随着科技的不断发展，如何采用最新的技术来不断优化通信的各种方式，让人与人的沟通变得更为便捷，有效。这是一门系统的学科，目前炙手可热的3G就是其中的重要课题。 通信技术和通信产业20世纪80年代以来发展最快的领域之一。不论是在国际还是在国内都是如此。这是人类进入信息社会的重要标志之一。 通信就是互通信息。从这个意义上来说，通信在远古的时代就已存在。人之间的对话是通信，用手势表达情绪也可算是通信。以后用烽火传递战事情况是通信，快马与驿站传送文件当然也可是通信。现代的通信一般是指电信，国际上称为远程通信。 纵观同新的发展分为以下三个阶段：第一阶段是语言和文字通信阶段。在这一阶段，通信方式简单，内容单一。第二阶段是电通信阶段。1937年，莫尔斯发明电报机，并设计莫尔斯电报码。1876年，贝尔发明电话机。这样，利用电磁波不仅可以传输文字，还可以传输语音，由此大大加快了通信的发展进程。1895年，马可尼发明无线电设备，从而开创了无线电通信发展的道路。第三阶段是电子信息通信阶段。从总体上看，通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。通信系统是指点对点通所需的全部设施，而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。 而现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。 数字通信即传输数字信号的通信，，是通过信源发出的模拟信号经过数字终端的心愿编码成为数字信号，终端发出的数字信号，经过信道编码变成适合与信道传输的数字信号，然后由调制解调器把信号调制到系统所使用的数字信道上，在传输到对段，经过相反的变换最终传送到信宿。数字通信以其抗干扰能力强，便于存储，处理和交换等特点，已经成为现代通信网中的最主要的通信技术基础，广泛应用于现代通信网的各种通信系统。 程控交换技术即是指人们用专门的电子计算机根据需要把预先编好的程序存入计算机后完成通信中的各种交换。程控交换最初是由电话交换技术发展而来，由当初电话交换的人工转接，自动转接和电子转接发展到现在的程控转接技术，到后来，由于通信业务范围的不断扩大，交换的技术已经不仅仅用于电话交换，还能实现传真，数据，图像通信等交换。程控数字交换机处理速度快，体积小，容量大，灵活性强，服务功能多，便于改变交换机功能，便于建设智能网，向用户提供更多，更方便的电话服务。随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向给予分株的数据交换和宽带交换，以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。 信息传输技术主要包括光纤通信，数字微波通信，卫星通信，移动通信以及图像通信。 光纤是以光波为载频，以光导纤维为传输介质的一种通信方式，其主要特点是频带宽，比常用微波频率高104~105倍；损耗低，中继距离长；具有抗电磁干扰能力；线经细，重量轻；还有耐腐蚀，不怕高温等优点。 数字微波中继通信是指利用波长为1m~1mm范围内的电磁波通过中继站传输信号的一种通信方式。其主要特点为信号可以"再生"；便于数字程控交换机的连接；便于采用大规模集成电路；保密性好；数字微波系统占用频带较宽等的优点，因此，虽然数字微波通信只有二十多年的历史，却与光纤通信，卫星通信一起被国际公认为最有发展前途的三大传输手段。 卫星通信简单而言就是地球上的无线电通信展之间利用人在地球卫星作中继站而进行的通信。其主要特点是：通信距离远，而投资费用和通信距离无关；工作频带宽，通信容量大，适用于多种业务的传输；通信线路稳定可靠；通信质量高等优点。
毕业设计开题报告 题目信道编码技术研究 一、研究背景 近些年来，数字通信领域尤其是移动通信，卫星通信和计算机通信有了巨大的增长。在这些系统中，信息被表示成一个二进制的码元序列。然后这些二进制的码经过调制并被送到传输信道中传输。 由于环境干扰和传输介质的物理缺陷，数据在传输中可能损坏并发生错误。因此为了确保一个可靠的传输，信息在传输过程中需要增加保护措施。差错控制编码就是这样的一种应用，在数字通信中用于保护信息不被噪声低干扰和检错纠错上，以此来减少误码数，进而提高通信的质量。 二、国内外研究现状 随着现代通信技术和计算机技术的迅速发展，每天都在不断涌现新的通信业务和信息业务，同时用户对通信质量和数据传输速率的要求也在不断提高。1948年，数学家Shannon 提出了嫡及了信道容量的概念，同时他还提出了著名的信道编码定理从而奠定了信息理论的基础.当今社会，信道编码技术的纠错码包含有RS编码、卷积码、和Turbo码等。RS编码即里德-所罗门码，它能够纠正多个错误的纠错码。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：如果在解码过程中发生错误，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码适用于检测和校正那些由解码器产生的突发性错误。所以卷积码和RS码结合在一起可以起到相互补偿的作用。Turbo码是一种先进的信道编码技术，由于其不需要进行两次编码，所以其编码效率比传统的RS+卷积码要好。在现今社会，信道编码广泛使用于卫星通信、无人机测控、深空通信、移动通信、水声通信等数字通信系统，甚至被采纳到某些无线通信的标准之中，如GSM、IS-95和CDMA2000的标准。随着信道编码理论和数字通信技术不断发展，信道编码技术会在通信工程领域得到越来越广泛的应用。 三、论文进行的主要工作 1.信道编码：为了与信道的统计特性相匹配，并区分通路和提高通信的可靠性，而在信源编码的基础上，按一定规律加入一些新的监督码元，以实现纠错的编码。 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，从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，对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。 2.卷积码：将k个信息比特编成n个比特，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。卷积码编码器以二元码为例，输入信息序列为u=(u0，u1，…)，其多项式表示为u(x)=u0+u1x+…+ulxl+…。编码器的连接可用多项式表示为g(1,1)(x)=1+x+x2和g(1,2)(x)=1+x2，称为码的子生成多项式。它们的系数矢量g(1,1)=(111)和g(1,2)=(101)称作码的子生成元。以子生成多项式为阵元构成的多项式矩阵G(x)=[g(1,1)(x),g(1,2)(x)]，称为码的生成多项式矩阵。由生成元构成的半无限矩阵。
数字通信的简介与发展The introduction and development of digital communication 作者：刁士琦 2015/12/17
摘要 本课题以为通信系统研究对象，通过网络、书籍查询相关知识与技术发展。 全文分为八部分，第一部分是绪论，介绍本课题的重要意义。第二部分是通信系统的相关知识。第三部分是数字通信系统的分类。第四部分是数字通信的特点。第五部分是数字通信的发展。第六部分为结论。 关键词：通信系统、数字通信
目录 摘要 (2) 1引言 (3) 2通信系统的基本组成 (4) 2.1信源 (4) 2.2信道 (4) 2.3接收设备 (4) 2.4信宿 (4) 2.5发送设备 (4) 3数字通信系统 (5) 3.1数字频带传输通信系统 (5) 3.2数字基带传输通信系统 (5) 3.3模拟信号数字化传输通信系统 (5) 4数字通信的主要特点 (5) 4.1数字通信的优点 (5) 4.2数字通信的缺点 (6) 5数字通信的发展 (6) 5.1数字通信的发展历史 (5) 5.2数字通信的发展现状 (7) 5.3数字通信的发展前景 (8) 6结论 (8) 参考文献 (10)
1引言 实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现，前者称为无线通信系统，后者称为有线通信系统。 2通信系统的基本组成 2.1信源 信源（信息源，也称发终端）的作用是把待传输的消息转换成原始电信号。信源输出的信号称为基带信号。所谓基带信号是指没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号，相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。 2.2信道 信道是指信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚至还可以包含某些设备。图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。 2.3接收设备 在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号来。 2.4信宿 信宿（也称受信者或收终端）是将复原的原始电信号转换成相应的消息，如电话机将对方传来的电信号还原成了声音。 2.5发送设备
通信系统中的信道编码方法 Xx （xx大学信息工程学院，湖北武汉430070） 摘要：目前，中国固定和移动两大网络的规模都已位居世界第2位，上网用户也在不断增加，中国的信息通信制造业也得到很大的发展。中国将加快建设新一代信息通信网络技术、生产体系。在信息通信网络的高速发展下，要有效地提高传输速率，然而在实际信道上传输数字信号时，由于信道特性的不理想以及加性噪声和人为干扰的影响，系统输出的数字信息不可避免地会出现差错。因此，为了保证通信内容的可靠性和准确性，每一个数字通信系统对输出信息码的差错概率即误码率都有一定的要求。 为了降低误码率，常用的方法有两种：一种是降低数字信道本身引起的误码，可采取的方法有：选择高质量的传输线路、改善信道的传输特性、增加信号的发送能量、选择有较强的抗干扰能力的调制解调方案等；另一种方法就是采用差错控制措施，使用信道编码。在许多情况下，信道的改善是不可能的或是不经济的，这时只能采用信道编码方法。因此实现信道编码方法具有重要的意义。 关键词：信道，误码率，信道编码 Abstract：At present, the scale of the fixed and mobile network are ranked 2 in the world, the Internet users are always growing, China’s information and communication industry has got a lot of development. China will speed up the construction of a new generation of information and communications network technology and production system. Under the fast development of information and communication network, we should improve the transmission rate effectively, however, when transmitting digital signals in actual channels, there are mistakes in the system outputs of digital signals inevitably due to not ideal characteristics of the channels and additive noise as well as man-made interference. Though, in order to ensure dependability and accuracy of communication contents, a digital communications system for each output code error probability of bit error rate that has certain requirements. To reduce the error rate, there are commonly two ways: one is to reduce the number of channel bit error caused by its own, the following methods: Select high-quality transmission lines, to improve the transmission characteristics of the channel ,to increase signal transmission power, Select a strong anti-interference ability of modulation and demodulation programs; the other method is to use error-control measures , to use channel coding. In many cases, the improvement of the channel is not possible or not economical, then we can only use channel coding. Therefore, implementing channel coding method is significant. Keywords：channel，code errorrate，channel coding，
水声通信系统中的信道编码技术研究 信道编码定理为人们探索信道的最佳编码方案提供了理论依据，但并没有指明如何获得好码。目前，出现了多种信道编码方案，如RS 码、卷积码、级联码等。本文简要介绍了RS 码和卷积码的基本原理，并进行了相应的计算机仿真，并给出了加入了RS 码和卷积码水声通信系统的水池实验数据，结果表明利用信道编码技术能够提高水声通信系统的误码性能。 （一）Reed －Solomon 码 1960 年I.S Reed 和G .Solomond 提出RS 码,又称Reed －Solomon 码，RS 码是一类纠错能力很强的多进制BCH 码。 RS 码是在GF(q)上长度为N=q-1的本原BCH 码。冗余根据可纠正错误确定，通常等于2t 个字符。这样，编码具有k=q-2t-1个信息字符。这种码具有N 个信息字符，可纠正t 个错误。长度为N ，设计距离为=q-k δ的RS 码的生成多项式为： )())()(()(1321-----=δααααx x x x x g (1) 本论文系统中实现的编码器按图1工作。开始编码前，向A0~A13或A0~A11单元写入信息字符（分别对应1个或2个可纠错码）。P0~P15单元记载类构造器算出的校验多项式的系数值。然后校验多项式系数和信息字相乘并相加，如图所示。运算的结果得出校验字符，存入A0（此时，信息字符向左移位）。生成过程继续，直到A15出现信息字高位元素。这样，在编码中，为纠正1个错误，必须进行2次迭代；为纠正2个错误，必须进行4次。 ∑ 图1 RS 码编码器的结构 纠错码的译码问题，一直是编码理论中最感兴趣的课题之一。RS 在短和中的码长下，具有很好的纠错性能，构造容易，故得到广泛应用。 RS 的译码基本上分为3步：第一步是由接收到的R(x)计算出伴随式；第2步由伴随式找出错误图样E(x)；第3步由R(x)- E(x)得到可能发送的码字C(x)。 记q(x)为信息多项式，则发送码字C(x)＝q(x)g(x)，接收到的码字:
现代通信技术发展的主要趋势和方向 摘要：本文回顾了２０世纪移动通信技术发展的历程，对现代通信技术进行了概述。主要针对移动通信、卫星通信、光纤通信及数字微波通信进行了发展趋势的介绍。同时，对现代通信技术的未来发展方向进行了展望。 关键词：移动通信卫星通信光纤通信现代信息 技术发展趋势 0引言 20世纪在人类历史上写下了光辉的一章：1900年波罗的海的一群遇难渔民，通过无线电呼叫而得救，移动通信第一次在海上证明了它对人类的价值；1903年底莱特驾驶自己的飞行器飞上了蓝天，开创了航空交通新领域；1946年世界上第一架计算机诞生，开创了信息经济时代和扩展人类脑力的里程碑；1969年世界上第一个采用存储转发的分组交换计算机网络ARPANET开通，为因特网的高速发展奠定了基础。 纵观通信技术的发展，虽然只有短短的一百多年的历史，却发生了翻天覆地的变化，由当初的人工转接到后来的电路转接，以及到现在的程控交换和分组交换，还有可以作为未来分组化核心网用的ATM交换机，IP路由器；由当初只是单一的固定电话到现在的卫星电话，移动电话，IP电话等等，以及由通信和计算机结合的各种其他业务，第三代通信技术的即将上市，以及以后的第四代通信，随着通信技术的发展，人类社会已经逐渐步入信息化的社会。 21世纪是一个信息社会，信息交流已经成为人们生活的基本需要。通信作为传输和交换信息的重要手段，是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力。电话技术的演变日新月异，传输媒介、交换设备、传输设备、终端设备和通信方式的改变都是影响电信通信的因素。 1现代通信技术概述 现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。 1.1数字通信 数字通信即传输数字信号的通信，，是通过信源发出的模拟信号经过数字终端的心愿编码成为数字信号，终端发出的数字信号，经过信道编码变成适合与信道传输的数字信号，然后由调制解调器把信号调制到系统所使用的数字信道上，在传输到对段，经过相反的变换最终传送到信宿。 1.2程控交换 程控交换技术即是指人们用专门的电子计算机根据需要把预先编好的程序存入计算机后完成通信中的各种交换。随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向给予分株的数据交换和宽带交换，以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。 1.3信息传输 信息传输技术主要包括移动通信，光纤通信，卫星通信，数字微波通信，以及图像通信。 1)移动通信 早期的通信形式属于固定点之间的通信，随着人类社会党俄发展，信息传递日益频繁，移动通信正是因为具有信息交流灵活，经济效益明显等优势，得到了迅速的发展，所谓移动通信，就是在运动中实现的通信。其最大的优点是可以在移动的时候进行通信，方便，灵活。现在的移动通信系统主要有数字移动通信系统（GSM）,码多分址蜂窝移动通信系统（CDMA）。 2)光纤通信 光纤是以光波为载频，以光导纤维为传输介质的一种通信方式，其主要特点是频带宽，比常用微波频率高104~105倍；损耗低，中继距离长；具有抗电磁干扰能力；线经细，重量轻；还有耐腐蚀，不怕高温等优点。 3)卫星通信 卫星通信简单而言就是地球上的无线电通信展之间利用人在地球卫星作中继站而进行的通信。其主要特点是：通信距离远，而投资费用和通信距离
软件无线电的历史和发展趋势 姓名 （单位xxxx） 摘要：自20世纪90年代初以来，移动通信领域一场新的技术革命悄然兴起，这就是以软件无线电为特征的新一代通信系统研究与开发。软件无线电（SWR）技术是第三代移动通信系统和军用电台的发展趋势。文章主要介绍了软件无线电的概念、软件无线电的研究历史、软件无线电的应用和软件无线电在国际和国内的发展趋势。 关键词：软件无线电(SDR)，无线通信，移动通信 一、引言 软件无线电（SDR）这一概念一经提出，就得到了全世界无线电领域的广泛关注。由于软件无线电所具有的灵活性、开放性等特点，使其在无线通信中获得了广泛应用。随着研究的深入，软件无线电的民用潜力日益受到重视，民用研究已经成为软件无线电研究的主战场，尤其是在移动通信方面更具有广阔的发展空间，被比喻为第三代、第四代全球通信的基石。东芝、诺基亚、摩托罗拉等各大通信公司总裁都宣布要从数字无线电向软件无线电转变，并正在为此不懈努力。无论是GSM还是CDMA技术，解决不同公司、不同标准之间互通的最佳办法就是采用软件无线电解决方案。 二、软件无线电简介 软件无线电的产生原因与海湾战争有关，当时以美国为首的多国部队中使用了多种不同制式的通讯设备，因而造成了互相通讯的困难。在1992年5月在美国通信系统会议上，JesephMitola（约瑟夫·米托拉）首次提出了“软件无线电”（SoftwareRadio，SDR）的概念。1995年IEEE通信杂志（CommunicationMagazine）出版了软件无线电专集。当时，涉及软件无线电的计划有军用的SPEAKEASY（易通话），以及为第三代移动通信（3G）开发基于软件的空中接口计划，即灵活可互操作无线电系统与技术（FIRST）。1996年3月发起“模块化多功能信息变换系统”（MMITS）论坛，1999年6月改名为“软件定义的无线电”（SDR）
信息论与编码的发展与前景 摘要：信息论理论的建立，提出了信息、信息熵的概念，接着人们提出了编码定理。编码方法有较大发展，各种界限也不断有人提出，使多用户信息论的理论日趋完整，前向纠错码（FEC）的码字也在不断完善。但现有信息理论中信息对象的层次区分对产生和构成信息存在的基本要素、对象及关系区分不清，适用于复杂信息系统的理论比较少，缺乏核心的“实有信息”概念，不能很好地解释信息的创生和语义歧义问题。只有无记忆单用户信道和多用户信道中的特殊情况的编码定理已有严格的证明，其他信道也有一些结果，但尚不完善。但近几年来，第三代移动通信系统（3G）的热衷探索，促进了各种数字信号处理技术发展，而且Turbo码与其他技术的结合也不断完善信道编码方案。 关键词：信息论信道编码纠错编码信息理论的缺陷 3G Turbo码 一、信息论的形成和发展 信息论从诞生到今天，已有五十多年历史，现已成为一门独立的理论科学，回顾它的发展历史，我们可以知道理论是如何从实践中经过抽象、概括、提高而逐步形成的。 1.1信息论形成的背景与基础 信息论是在人们长期的通信工程实践中，由通信技术和概率论、随机过程和数理统计相结合而逐步发展起来的一门学科。人们公认的信息论的奠基人是当代伟大的数学家、美国贝尔实验室杰出的科学家香农，他在1948年发表了著名的论文《通信的数学理论》，为信息论奠定了理论基础。近半个世纪以来，以通信理论为核心的经典信息论，正以信息技术为物化手段，向高精尖方向迅猛发展，并以神奇般的力量把人类社会推入了信息时代。随着信息理论的迅猛发展和信息概念的不断深化，信息论所涉及的内容早已超越了狭义的通信工程范畴，进入了信息科学领域。 通信系统是人类社会的神经系统，即使在原始社会也存在着最简单的通信工具和通信系统，这方面的社会实践是悠久漫长的。 电的通信系统(电信系统)已有100多年的历史了。在一百余年的发展过程中，一个很有意义的历史事实是：当物理学中的电磁理论以及后来的电子学理论一旦有某些进展，很快就会促进电信系统的创造发明或改进。这是因为通信系统对人类社会的发展，其关系实在是太密切了。日常生活、工农业生产、科学研究以及战争等等，一切都离不开消息传递和信息流动。 例如，当法拉第(M．Faraday)于1820年--1830年期间发现电磁感应的基本规律后，不久莫尔斯(F．B．Morse)就建立起电报系统(1832—1835)。1876年，贝尔(A．G．BELL)又发明了电话系统。1864年麦克斯韦(Maxell)预言了电磁波的存在，1888年赫兹(H．Hertz)用实验证明了这一预言。接着1895年英国的马可尼(G.Marconi)和俄国的波波夫(A．C．ΠoΠoB)就发明了无线电通信。 本世纪初(1907年)，根据电子运动的规律，福雷斯特(1，Forest)发明了能把电磁波进行放大的电子管。之后很快出现了远距离无线电通信系统。大功率超高频电子管发明以后，电视系统就建立起来了(1925—1927)。电子在电磁场运动过程中能量相互交换的规律被人们认识后，就出现了微波电子管(最初是磁控管，后来是速调管、行波管)，接着，在三十年代末和四十年代初的二次世界大战初期，微波通信系统、微波雷达系统等就迅速发展起来。五十年代后期发明了量子放大器，六十年代初发明的激光技术，使人类进入了光纤通信的时代。
移动通信发展史 调研报告 组员：周小灵 韦娅彬 薛琰 陈亦斌 陈健 夏文伟 时间：2012年4月6号 摘要和关键字是我加上的，标注为红色的是我认为可以删掉的，我觉得一代和二代大概3页不到的样子，3G大概3页多，这样的布局比较好。还有一些标点符号和段落前的空两格我改了。
摘要：移动通信发展至今经历了三代，第一代主要是模拟制式的频分双工；2G 是基于数字传输的，主要采用TDMA和CDMA技术；3G使用高的频带和TDMA技术传输数据来支持多媒体业务。未来的四代和五代是在服务质量、传输速率、带宽等方面的再次提升。 关键字：移动通信技术服务质量数据传输速率移动通信业务 引言 生活于21世纪的我们，每天都在用手机进行通信，似乎它早已成为我们生活中不可或缺的一部分，甚至有时会觉得没了它生活总少了点什么。 作为21世纪的我们，作为通信专业的学生，我们即应该了解时代的尖端技术，也应该了解技术的起源，了解它的成长史。很多技术的发展都是在原来的基础上进行改进的，只有这样我们才能追本溯源，才能对得起自己的所学。 随着社会的进步、经济和科技的发展，特别是计算机、程控交换、数字通信的发展，近些年来，移动通信系统以其显著的特点和优越性能得以迅猛发展，应用在社会的各个方面，到目前为止，全球移动用户超过 1亿，预计到本世纪末用户数将达到2亿。无线通信的发展潜力大于有线通信的发展，它不仅仅提供普通的电话业务功能，并能提供或即将提供丰富的多种业务，满足用户的需求。 本调研基于对移动发展各历程的调查，介绍移动通信各阶段的发展，及其相应的技术，并对其做简要的描述，让大家对于移动的发展史有一定的了解。同时也对未来的移动通信的发展进行展望。 从通信网的角度看，移动网可以看成是有线通信网的延伸，它由无线和有线两部分组成。无线部分提供用户终端的接入，利用有限的频率资源在空中可靠地传送话音和数据；有线部分完成网络功能，包括交换、用户管理、漫游、鉴权等，构成公众陆地移动通信网PLMN。从陆地移动通信的具体实现形式来分主要有模拟移动通信和数字移动通信这两部种。 移动通信系统从40年代发展至今，根据其发展历程和发展方向，可以划分为三个阶段，第四代是目前正在研究的热门，而第五代是对未来的展望。下面我们就来看下各个阶段的发展。
数字通信系统中信道编码技术的研究 xx (xx，湖北武汉，xx) 摘要：目前，中国固定和移动两大网络的规模都已位居世界第2位，上网用户也在不断增加，中国的信息通信制造业也得到很大的发展。中国将加快建设新一代信息通信网络技术、生产体系。在信息通信网络的高速发展下，要有效地提高传输速率，然而在实际信道上传输数字信号时，由于信道特性的不理想以及加性噪声和人为干扰的影响，系统输出的数字信息不可避免地会出现差错。因此，为了保证通信内容的可靠性和准确性，每一个数字通信系统对输出信息码的差错概率即误码率都有一定的要求。 为了降低误码率，常用的方法有两种：一种是降低数字信道本身引起的误码，可采取的方法有：选择高质量的传输线路、改善信道的传输特性、增加信号的发送能量、选择有较强的抗干扰能力的调制解调方案等； 另一种方法就是采用差错控制措施，使用信道编码。在许多情况下，信道的改善是不可能的或是不经济的，这时只能采用信道编码方法。因此实现信道编码方法具有重要的意义。 关键词：信道；误码率；信道编码 1. 信道编码 在数字电视和通信系统中，为提高信息传输可靠性，广泛使用了具有一定纠错能力的信道编码技术，如奇偶校验码、行列监督码、恒比码、汉明码、循环码（CRC）等编码技术。信道编码的本质是增加通信的可靠性，或者说增加整个系统的抗干扰性。对信道编码有以下要求：1.透明性：要求对所传消息的内容不加任何限制；2.有纠错能力；3.效率高：为了与信道频谱匹配和具有纠错能力，通常要向原信号添加一些码，要求加入最少的比特数而得到最大的利益；4.包含适当的定时信息。在这些要求中，除编码的必须信息外，所作的处理主要有两条：一是要求码列的频谱特性适应通道的频谱特性从而使传输过程中能量损失最小，提高信噪比。减少发生差错的可能性；二是增加纠错能力，使得即便出现差错，也能得到纠正。 2.三种不同系统的无线信道 （1）数字微波中继通信系统中的无线信道 一般意义下的数字微波中继系统主要用于固定站点之间的无线通信，通常使用1GHZ以上的频段，采用视距通信。为了能够传输更远的距离，需要微波站建设在海拔较高的地方，通常在站点设计时使用微波链路满足自由空间传播条件，即视线距离地面有足够的余隙，此时信号的衰减近似看作只有由于距离的增加而带来的信号能量的扩散，信道条件比较稳定。 （2）短波电离层信道 对于短波电离层信道，电离层随机扰动和多径效应是最主要的特点。电离层扰动本质上决定了短波电离层反射通信的特点，即信道不稳定，信号的起伏和衰落较大。多径效应是指无线信号经过
通信技术的发展背景 大家知道，所有技术的发展都不可能在一夜之间实现，从GSM、GPRS到第4代，需要不断演进，而且这些技术可以同时存在。我们都知道最早的移动通信电话是采用的模拟蜂窝通信技术，这种技术只能提供区域性话音业务，而且通话效果差、保密性能也不好，用户的接听范围也是很有限。随着移动电话迅猛发展，用户增长迅速，传统的通信模式已经不能满足人们通信的需求，在这种情况下就出现了GSM通信技术，该技术用的是窄带TDMA，允许在一个射频(即…蜂窝?)同时进行8组通话。它是根据欧洲标准而确定的频率范围在900～1800MHz之间的数字移动电话系统，频率为1800MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。不过它能提供的数据传输率仅为9.6kbit/s，和五、六年前用固定电话拨号上网的速度相当，而当时的internet几乎只提供纯文本的信息。而时下正流行的数字移动通信手机是第二代（2G），一般采用GSM或CDMA技术。第二代手机除了可提供所谓“全球通”话音业务外，已经可以提供低速的数据业务了，也就是收发短消息之类。与模拟通信相比 GSM具有技术成熟、先进 手机接续速度快 通话质量好 安全保密性能强 抗干扰能力强 网络覆盖面广 能自动漫游等诸多优点。虽然从理论上讲，2G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。 针对GSM通信出现的缺陷，人们在2000年又推出了一种新的通信技术GPRS，该技术是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步，GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，提供高达171.2Kbps的无线接入速率 给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。 在这之后，通信运营商们又将推出EDGE技术，这种通信技术是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术，因此也有人称它为“二代半”技术，它有效提高了GPRS信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384KbPs 的数据传输速率，可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。EDGE提供了一个从GPRS到第三代移动通信的过渡性方案，从而使现有的网络运营商可以最大限度