第3章 移动通信中的编码和调制技术(3)概要
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第一章概述1.1简述移动通信的特点:答:①移动通信利用无线电波进行信息传输;②移动通信在强干扰环境下工作;③通信容量有限;④通信系统复杂;⑤对移动台的要求高。
1.2移动台主要受哪些干扰影响?哪些干扰是蜂窝系统所特有的?答:①互调干扰;②邻道干扰;③同频干扰(蜂窝系统所特有的);④多址干扰。
1.3简述蜂窝式移动通信的发展历史,说明各代移动通信系统的特点。
答:第一代(1G)以模拟式蜂窝网为主要特征,是20世纪70年代末80年代初就开始商用的。
其中最有代表性的是北美的AMPS(Advanced Mobile Phone System)、欧洲的TACS(Total Access Communication System)两大系统,另外还有北欧的NMT 及日本的HCMTS系统等。
从技术特色上看,1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。
主要是措施是采用频分多址FDMA 方式实现对用户的动态寻址功能,并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式,达到扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。
在信道动态特性匹配上,适当采用了性能优良的模拟调频方式,并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。
第二代(2G)以数字化为主要特征,构成数字式蜂窝移动通信系统,它于20世纪90年代初正式走向商用。
其中最具有代表性的有欧洲的时分多址(TDMA)GSM(GSM原意为Group Special Mobile,1989年以后改为Global System for Mobile Communication)、北美的码分多址(CDMA)的IS-95 两大系统,另外还有日本的PDC 系统等。
从技术特色上看,它是以数字化为基础,较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。
主要的实现措施有:采用TDMA(GSM)、CDMA(IS-95)方式实现对用户的动态寻址功能,并以数字式蜂窝网络结构和频率(相位)规划实现载频(相位)再用方式,从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。
移动通信的编码与调制技术在当今高度互联的时代,移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从日常的语音通话、短信交流,到高清视频播放、在线游戏,移动通信技术的不断发展为我们带来了越来越便捷和丰富的体验。
而在这背后,编码与调制技术起着至关重要的作用。
首先,我们来谈谈编码技术。
编码,简单来说,就是将信息转换为特定的代码形式,以便于传输和存储。
在移动通信中,常用的编码技术包括信源编码和信道编码。
信源编码的主要任务是减少信息的冗余度,提高传输效率。
例如,在语音通信中,我们不会传输连续的声音信号,而是对其进行采样和量化,将模拟的声音信号转换为数字形式。
通过合理的编码算法,可以去除那些人耳不太敏感的部分,从而在不影响语音质量的前提下减少数据量。
信道编码则是为了提高通信的可靠性。
由于移动通信环境复杂,信号在传输过程中容易受到各种干扰和衰减。
信道编码通过在原始信息中添加一些冗余信息,使得接收端能够检测和纠正传输过程中产生的错误。
常见的信道编码方式有卷积码、Turbo 码等。
接下来,我们再看看调制技术。
调制就像是给信息穿上不同的“外衣”,以便让它们能够在无线信道中顺利传输。
在移动通信中,常见的调制方式有幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)。
幅度调制是根据信息的变化改变载波的幅度;频率调制则是改变载波的频率;相位调制则是改变载波的相位。
而现代移动通信系统中,更广泛采用的是数字调制技术,如二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、正交幅度调制(QAM)等。
以 QPSK 为例,它将信息编码为四个不同的相位状态,每个相位状态代表两个比特的信息。
这样,在相同的带宽下,能够传输更多的信息。
QAM 则更进一步,它同时改变载波的幅度和相位,从而可以在一个符号中传输更多的比特。
例如 16QAM 可以在一个符号中传输 4 比特的信息。
编码与调制技术的选择并非是孤立的,而是需要根据具体的通信需求和系统条件来综合考虑。
编码和调制目录信道信道的分类信道上传送的信号基带信号宽带信号编码与调制的概念数字数据编码为数字信号非归零编码(NRZ)曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码归零编码(RZ)反向不归零编码(NRZI)4B/5B编码数字数据调制为模拟信号模拟数据编码为数字信号信道信号的传输媒介。
一般用来表示向某一个方向传输信息的介质,因此一条通信线路往往包含一条发射信道和一条接收信道。
信道的分类信道由其传输的信号可以分为模拟信道和数字信道,其中模拟信道用于传输模拟信号,数字信道用于传输数字信号,由传输介质可分为无线信道和有线信道。
信道上传送的信号基带信号将数字0、1用两种不同的电压表示,再送到数字信道上去传输(基带传输)。
宽带信号将基带信号进行调制后形成频分复用模拟信号,再送模拟信道上传输(宽带传输)。
编码与调制的概念将数据转化为数字信号的过程称为编码。
将数据转化为模拟信号的过程称为调制。
数字数据编码为数字信号非归零编码(NRZ)编码方式:高1低0编码特点:编码容易实现,但没有检错功能,且无法判别一个码元的开始和结束,以至于收发双方难以保持同步。
曼彻斯特编码编码方式:将一个码元分成两个相等的间隔,前低后高表示1,前高后低表示0,也可以采用相反的规定。
编码特点:能实现时钟自同步,数据的传输速率只有调制速率的1/2。
差分曼彻斯特编码编码方式:常用于局域网传输,其规则是:若码元为一则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同,若为零,则相反。
0不变1变。
编码特点:抗干扰能力强于曼彻斯特编码,可实现自同步。
归零编码(RZ)编码方式:信号电平在一个码元之内都要恢复到零。
编码特点:处于低电平的状态较多。
反向不归零编码(NRZI)编码方式:信号电平翻转表示0,信号电平不变表示1。
编码特点:全1时难以同步。
4B/5B编码编码方式:用5bit的数据编码表示4bit的数据,只采用16种对应16种不同的4位编码,其余16种作为控制码或保留。
通信系统中的信道编码与调制技术随着科技的发展,通信技术得到了巨大的进步,从最早的电话通信到现在的无线互联网,信道编码与调制技术在这些通信系统中起到了至关重要的作用。
本文将详细介绍信道编码与调制技术,并分步骤列出相关内容。
一、信道编码技术1. 信道编码的定义与作用- 信道编码是指在数字通信系统中,通过添加冗余信息来提高传输数据的可靠性。
- 通过信道编码,可以在信道中出现干扰和误码的情况下,对数据进行纠错和恢复,提高传输效果。
2. 常见的信道编码技术- 奇偶校验码:通过对数据进行奇偶校验,发现并纠正奇偶数目错误的位。
- 哈密顿码:通过对数据进行冗余编码,增加一定数量的校验位,来实现纠错和检错能力。
- 海明码:通过在数据中添加校验位来实现纠错和检错功能,并具备检错能力。
3. 信道编码的实现步骤- 编码:将原始数据经过编码器转化为编码数据,如奇偶校验位、海明码等。
- 解码:将接收到的编码数据通过解码器解码为原始数据。
- 纠错:根据纠错算法来修复被干扰或误码导致的错误数据。
- 恢复:通过恢复算法对部分数据进行估计和恢复。
二、调制技术1. 调制的定义与作用- 调制是指将数字信号转换为模拟信号,以适应信道传输的需要。
- 通过调制技术,可以将数字信号转换为模拟信号进行传输,提高信号的传输效果。
2. 常见的调制技术- 幅度调制(AM):通过改变信号的幅度来传输信息。
- 频率调制(FM):通过改变信号的频率来传输信息。
- 相位调制(PM):通过改变信号的相位来传输信息。
3. 调制的实现步骤- 采样:将模拟信号转换为离散的数字信号。
- 编码:根据调制方式,将数字信号转换为相应的调制信号。
- 调制:将调制信号转换为模拟信号,用于传输。
- 解调:将接收到的模拟信号转换为调制信号。
- 解码:将调制信号转换为数字信号,用于后续处理。
三、信道编码与调制技术的关系1. 信道编码与调制的目的- 信道编码用于提高信号的可靠性和传输效果。