5-移动通信的基本技术之编码技术

移动通信中的纠错编码技术
近年来，随着世界各国移动通信技术的发展，移动通信中纠错编码技术也受到了极大的关注。

它是在数据传输过程中用来保证数据传输准确性和安全性的一门技术。

其基本原理是使用一定的信息编码技术来检查和纠正数据中的错误，以最大限度地确保数据传输的完整性和准确性。

移动通信系统中纠错编码技术的基本原理就是采用特定的多项
式编码，即：将每个单元的信息编码成一个特定的字符序列，这些字符序列可以用来标识信息的正确性，这使得在传输中可以更容易地发现并纠正错误。

例如，在GSM系统中，采用的纠错编码技术是线性编码，其实现的原理是在每个数据单元的前后各加上几个重复的检查字，这些检查字是编码过程中产生的，用来检查数据传输过程中发生的错误，如果数据传输过程中发生了错误，那么这些检查字就会发现并纠正错误。

此外，移动通信系统中还使用了无缝纠错编码技术。

此技术是以多项式编码方式实现的，它可以从单个字符错误中检测错误，并从多个字符错误中恢复正确的信息。

这种编码技术的一个重要特点是它可以在通信过程中对数据进行不间断的检查和纠错，以保证传输数据的准确性和完整性。

移动通信中的纠错编码技术的开发还推动了其他领域的发展。

例如，纠错编码技术在将数字信号转换成声音信号时可以有效地保护声音信号的完整性，从而改善电话会议质量。

同时，它也对提升多媒体
信息传输速率和改善图像传输质量具有重要的意义。

综上所述，移动通信中的纠错编码技术是在保证数据传输完整性和准确性的基础上发展起来的，它具有不可缺少的重要性。

移动通信技术的发展也提升了其他领域的技术发展。

届时，它将为用户提供更优质的服务，为社会经济发展注入新的动力。

Technology Analysis技术分析DCW115数字通信世界2019.071 引言到目前为止，移动通信系统已经发展了四代，4G 移动通信系统的下行峰值速率为1 Gb/s ，上行峰值速率为500 Mb/s 。

前四代移动通信系统已满足了人与人之间通信的大多需求。

但随着移动互联网、物联网、车联网的迅速发展，除了高数据速率这一需求外，低时延、低功耗和高可靠性需求也已成为5G 移动通信系统面临的新挑战。

国际电信联盟-无线电通信标准化部门给出了未来5G 网络的三大应用场景：增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband ，eMBB ）、超可靠低时延通信（Ultra-Reliable Low-Latency Communications ，URLLC ）和大规模机器通信（MassiveMachine Type Communications ，mMTC ）[1-3]。

相比于4G LTE （Long Term Evolution ）网络，5G 网络的传输速率要提高10~100倍；用户体验速率达到0.1~1 Gb/s ；在时延方面要降低5~10倍；连接设备密度提升10~100倍，达到每平方公里数百万个；流量密度提升10~1000倍，达到每平方公里每秒数十太比特；移动性方面，达到500km/h 以上，实现高铁环境下的良好用户体验[4]。

2 5G 中LDPC 码的优势为了满足5G 通信的需求，5G 新无线技术（New Radio ，NR ）采用了很多新的传输技术如非正交多址接入、大规模阵列天线、新的信道编码技术等[5]。

相比于4G 移动通信系统，5G 移动通信系统在数据信道和控制信道分别采用了一对新的信道编码技术。

具体来说，低密度奇偶校验（Low-Density Parity-Check ，LDPC ）码取代了数据信道的Turbo 码，极化码[6]代替了控制信道的咬尾卷积码。

LDPC 码最初是由Gallager 博士提出，但是由于硬件条件的限制，当时并未收到重视。

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。

CDMA移动通信基础CDMA移动通信基础CDMA（ Division Multiple Access）是一种移动通信技术，是利用信道编码技术实现多用户使用同一频段的一种通信方式。

CDMA移动通信基础是了解CDMA技术的基本原理和核心技术的基础知识。

1. CDMA技术的原理CDMA技术的基本原理是将不同的用户数据按照一定的编码方式进行编码，然后通过扩频技术将编码后的数据发送到整个频段。

接收端通过解码和去除其他用户干扰的方式，将特定用户的数据还原出来。

CDMA技术主要包括信道编码、信道容量和干扰抑制三个方面。

1.1 信道编码CDMA技术通过采用码片作为信号的传输方式，将用户数据进行编码与解码过程。

码片是一种特殊的伪随机序列，能够使信息在传输过程中增加冗余度，提高信号的鲁棒性和抗干扰能力。

1.2 信道容量CDMA技术具有高信道容量的特点。

由于CDMA技术采用扩频技术，可以在同一频段内传输多个用户的数据，从而提高了频段的利用率。

CDMA技术的信道容量远高于传统的时分多路复用和频分多路复用技术。

1.3 干扰抑制CDMA技术可以通过编码和解码的过程对其他用户的信号进行抑制。

由于CDMA技术是将所有用户的信号混合传输，所以没有固定的时间、频率和位序来分离不同用户的信号。

其他用户的信号会被视为干扰信号，需要通过解码过程进行抑制。

2. CDMA系统的结构CDMA系统由基站、移动台和交换网三部分组成。

基站负责与移动台进行无线通信，传输和接收数据，以及与交换网连接进行调度管理。

移动台是用户使用的移动终端设备，在与基站建立通信连接后可以进行语音通话或数据传输。

交换网则负责处理和转发数据，实现移动通信的集中管理。

3. CDMA系统的优点和应用CDMA技术具有以下优点：抗干扰能力强，能有效抵抗同频干扰和多径干扰。

高带宽利用率，实现多用户使用同一频段。

通信质量稳定，支持高速数据传输和语音通话。

系统容量大，能够容纳大量用户通信。

移动通信的基本技术随着科技的进步和人们对通信需求的不断增长，移动通信已经成为现代社会不可或缺的一部分。

移动通信的基本技术是支撑移动通信系统正常运行的关键，本文将就移动通信的基本技术进行介绍和解析。

一、移动通信的基本原理移动通信是指通过无线技术实现的移动设备之间的通信。

其基本原理是利用无线电波传输信息，在移动设备之间建立起通信链路，实现语音、数据和多媒体等信息的传递。

移动通信的基本技术主要包括无线信号传输、调制解调、信道编码、多址技术等。

二、无线信号传输无线信号传输是移动通信的基础。

无线通信系统通过无线电波传输信号，将信息从发送端传输到接收端。

在无线信号传输中，主要使用的频段有低频、中频、高频以及超高频等，不同频段的选择取决于通信系统的需求和应用环境。

三、调制解调技术调制解调技术是将原始信号转换为适合在无线传输信道中传输的信号，并在接收端将其恢复为原始信号的过程。

调制技术主要包括模拟调制和数字调制两种。

模拟调制主要用于语音通信，而数字调制则适用于数据和多媒体通信。

四、信道编码信道编码是为了提高无线信道传输的可靠性和效率而采取的一种技术手段。

通过对信息进行编码处理，可以在有限的带宽和受干扰的环境下，提高信息的传输质量和容量。

信道编码主要包括纠错编码和压缩编码两种。

五、多址技术多址技术是指在同一频率资源上实现多个用户之间的并行传输。

通过将不同用户的信号进行编码和解码，实现用户之间的区分和同时传输。

常见的多址技术有时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和频分多址（FDMA）等。

六、移动通信网络移动通信网络是支撑移动通信系统运行的基础设施。

移动通信网络主要由基站、交换网和移动终端组成。

基站负责无线信号的覆盖和转发，交换网负责信号的传输和交换，移动终端作为用户的通信设备。

七、移动通信标准为了保证不同厂商的设备能够互相兼容和互联，移动通信领域制定了一系列的标准。

常见的移动通信标准有GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTE等。

移动通信技术选择题库一、单选题1、以下哪个是第一代移动通信技术的代表？（）A GSMB CDMAC AMPSD LTE答案：C解析：AMPS（Advanced Mobile Phone System）是第一代移动通信技术的代表。

GSM 是第二代移动通信技术，CDMA 也是第二代移动通信技术的一种，LTE 则是属于第四代移动通信技术。

2、第二代移动通信技术主要采用的多址技术是（）A FDMAB TDMAC CDMAD 以上都是答案：D解析：第二代移动通信技术包括 GSM 和 CDMA 等，GSM 采用的是 TDMA（时分多址）技术，CDMA 采用的是码分多址技术，同时也有一些系统采用了 FDMA（频分多址）技术，所以答案是以上都是。

3、 3G 移动通信技术标准不包括（）A WCDMAB TDSCDMAC WiMAXD CDMA2000答案：C解析：WiMAX 不是 3G 移动通信技术标准，而是一种无线城域网技术。

WCDMA、TDSCDMA 和 CDMA2000 是常见的 3G 移动通信技术标准。

4、以下哪个不是 4G 移动通信的关键技术？（）A OFDMB MIMOC 智能天线D 软切换答案：D解析：软切换是 2G 和 3G 中的切换技术，4G 移动通信的关键技术包括 OFDM（正交频分复用）、MIMO（多输入多输出）和智能天线等。

5、 5G 移动通信中，以下哪个频段被广泛应用？（）A 低于 1GHzB 1GHz 6GHzC 6GHz 以上D 以上都是答案：D解析：5G 移动通信中，低于 1GHz、1GHz 6GHz 以及 6GHz 以上的频段都有被应用，以满足不同场景的需求。

二、多选题1、移动通信系统的组成部分包括（）A 移动台B 基站子系统C 网络子系统D 操作维护子系统答案：ABCD解析：移动通信系统通常由移动台、基站子系统、网络子系统和操作维护子系统这几个部分组成，它们协同工作以实现移动通信的功能。

移动通信技术考试试题与答案一、单选题（每题 2 分，共 30 分）1、以下哪个不是移动通信系统的组成部分？（）A 移动台B 基站C 交换机D 卫星答案：D2、第二代移动通信系统的典型代表是（）A GSMB CDMAC TDMAD AMPS答案：A3、 3G 移动通信系统的主流标准不包括（）A WCDMAB CDMA2000C TDSCDMAD WiMAX答案：D4、以下哪种技术不是 4G 移动通信系统采用的关键技术？（）A OFDMB MIMOC 智能天线D 软切换答案：D5、 5G 移动通信系统的峰值速率可达（）A 10GbpsB 20GbpsC 50GbpsD 100Gbps答案：A6、移动通信中的多址技术不包括（）A FDMAB TDMAC CDMAD SDMA答案：D7、在 GSM 系统中，每个频道的带宽是（）A 200kHzB 25kHzC 125MHzD 5MHz答案：A8、码分多址（CDMA）的特点是（）A 频率复用率高B 保密性好C 容量大D 以上都是答案：D9、以下哪个不是移动通信中的切换类型？（）A 硬切换B 软切换C 更软切换D 随机切换答案：D10、手机在通话过程中，从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区时，保持通话不中断的技术称为（）A 位置更新B 切换C 漫游D 小区重选答案：B11、以下哪个频段常用于移动通信？（）A 甚低频B 特高频C 极高频D 以上都是答案：B12、移动通信中的分集技术主要用于（）A 抗衰落B 增加容量C 提高频谱利用率D 以上都是答案：A13、在 LTE 系统中，采用的调制方式不包括（）A QPSKB 16QAMC 64QAMD 256QAM答案：D14、 5G 网络中，实现低时延的关键技术是（）A 大规模 MIMOB 网络切片C 边缘计算D 毫米波通信答案：C15、以下哪个不是 5G 应用场景？（）A eMBB B mMTC C URLLCD WiFi答案：D二、多选题（每题 3 分，共 30 分）1、移动通信的特点包括（）A 移动性B 电波传播条件复杂C 噪声和干扰严重D 系统和网络结构复杂答案：ABCD2、 4G 移动通信系统的网络架构包括（）A 核心网B 接入网C 承载网D 业务网答案：ABC3、以下属于 5G 关键性能指标的是（）A 峰值速率B 用户体验速率C 流量密度D 连接数密度答案：ABCD4、移动通信中的编码技术包括（）A 信源编码B 信道编码C 加密编码D 调制编码答案：ABC5、 GSM 系统中的控制信道包括（）A 广播信道B 公共控制信道C 专用控制信道D 业务信道答案：ABC6、以下哪些是 CDMA 系统的优点？（）A 抗干扰能力强B 容量大C 保密性好D 切换成功率高答案：ABCD7、 4G 网络中的 MIMO 技术可以实现（）A 空间复用B 空间分集C 波束赋形D 以上都是答案：D8、 5G 网络切片的特点包括（）A 定制化B 隔离性C 灵活性D 以上都是答案：D9、移动通信中的功率控制的目的是（）A 克服远近效应B 减少干扰C 延长电池寿命D 以上都是答案：D10、以下哪些是 5G 面临的挑战？（）A 高频段覆盖问题B 能耗问题C 安全问题D 以上都是答案：D三、简答题（每题 10 分，共 30 分）1、简述 GSM 系统的组成及各部分的功能。

第5章语音编码、信道编码和交织技术引言一般的数字通信系统都包含信源编解码、信道编解码和调制解调这三对功能模块，语音编码是一种信源编码的，在移动通信中由于信道的特点，往往还需要交织和去交织这一对功能模块。

为什么要进行信源编码、信道编码和交织呢？从实现过程分析：信源编码——原理：去掉一些信息（信源中统计特性具有相关性的信息）；（有效性）目的：尽可能用最少的信息比特表示信源，从而达到压缩信息速率，以较少的信息速率传送信息；信道编码——原理：加入一些信息（监督码或检验码）；（可靠性）目的：用来供接收端纠正或检出信息在信道中传输时，由于干扰、噪声或衰落等所造成的误码。

交织——原理：不改变信息量，只改变信息的排序；（可靠性）目的：克服信道中由于深衰落而造成的突发的成串的误码。

对本章的学习，我们复习信源编码和信道编码的基础上，重点掌握：1．移动通信对编码的要求；2．蜂窝移动通信典型系统用到的编码方式；3．在这些系统中的实现过程；4．交织的原理和作用。

5.1 语音编码通信系统中的语音编码的目的是解除语音信源的统计相关性，语音编码大致分为三类。

一．语音编码的分类（参考：《吴伟陵，《移动通信原理》，电子工业出版社，P72）1．波形编码波形编码是以精确再现语音波形为目的，并以保真度即自然度为度量标准的编码方法。

这类编码是保留语音个性特征为主要目标的方法，其码速较高。

常用的波形编码及其原理：PCM、DPCM、ADPCM应用：适用于骨干（固定）通信网。

2．参量编码利用人类的发声机制，仅传送反映语音波形变化主要参量的编码方法。

在接收端，可根据发声模型，由传送过来的变化参量激励产生人工合成的语音。

参量编码的主要标准是可懂度。

显然，这类编码是以提取并传送语音的共性特征参量为目的的编码方式，其码速较低。

（声码器）常用的参量编码及其原理：LPC应用：主要用于军事保密通信。

3．混合编码混合编码是吸取上述两类编码的优点，以参量编码为基础，并附加一定的波形编码特征，以实现在可懂度基础上适当改善自然度目的的编码方式。

《移动通信技术》教学大纲一、课程概述《移动通信技术》是通信工程、电子信息工程等相关专业的一门重要专业课程。

本课程旨在使学生了解移动通信的基本概念、原理、技术和系统，掌握移动通信的关键技术和发展趋势，培养学生分析和解决移动通信相关问题的能力。

二、课程目标1、知识目标（1）了解移动通信的发展历程、特点和应用领域。

（2）掌握移动通信系统的组成、结构和工作原理。

（3）熟悉无线信道的特性、传播模型和衰落机制。

（4）理解移动通信中的调制解调技术、编码技术和多址接入技术。

（5）掌握蜂窝移动通信系统的概念、组网技术和频率规划。

（6）了解移动通信中的切换技术、功率控制技术和位置管理技术。

2、能力目标（1）能够分析移动通信系统的性能和参数，评估系统的优劣。

（2）具备设计简单移动通信网络的能力，包括频段选择、小区规划等。

（3）能够运用相关理论和技术解决移动通信中的实际问题，如信号覆盖优化、干扰消除等。

（4）能够跟踪移动通信技术的最新发展动态，具备一定的创新意识和研究能力。

3、素质目标（1）培养学生的工程意识和团队合作精神，提高学生的沟通和协调能力。

（2）激发学生对移动通信技术的兴趣和热情，培养学生的自主学习能力和创新精神。

（3）培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德，树立质量意识和安全意识。

三、课程内容1、移动通信概述（1）移动通信的定义、特点和发展历程。

（2）移动通信的分类和应用领域。

（3）移动通信系统的组成和结构。

2、无线信道（1）无线信道的特性，包括大尺度衰落和小尺度衰落。

（2）传播模型，如自由空间传播模型、OkumuraHata 模型等。

（3）多径衰落和多普勒频移的概念和影响。

3、调制解调技术（1）数字调制的基本原理和方法，如 ASK、FSK、PSK 等。

（2）现代调制技术，如 QAM、OFDM 等。

（3）解调技术和性能分析。

4、编码技术（1）信道编码的基本原理和分类，如卷积码、Turbo 码等。

（2）交织技术和纠错性能评估。

5g移动通信中的信道编码pdf5G移动通信中的信道编码是指在5G通信系统中，为了提高信号的传输质量和可靠性，对原始数据进行编码处理的一种技术。

信道编码的主要目的是在传输过程中检测和纠正错误，从而提高数据传输的准确性和稳定性。

在5G通信系统中，信道编码发挥着至关重要的作用，它直接影响着通信系统的性能和质量。

本文将从5G信道编码的原理、技术及其在5G通信系统中的应用进行详细介绍。

1. 5G信道编码原理5G信道编码主要基于两个编码技术：LDPC（Low-Density Parity-Check）码和Polar码。

（1）LDPC码：LDPC码是一种概率密度校验码，它具有较好的错误纠正性能。

LDPC码的编码过程主要是通过矩阵乘法将原始数据转换成编码数据，然后在传输过程中检测和纠正错误。

LDPC码的优点是结构简单，易于实现，且纠正错误能力强。

（2）Polar码：Polar码是一种基于消息传递的编码技术，它通过将原始数据进行分割和重组，形成具有良好误差纠正性能的编码数据。

Polar码的优点是能够在较低的码率下提供良好的性能，且随着码率的增加，性能进一步提高。

2. 5G信道编码技术（1）卷积码：卷积码是一种线性分组码，它在5G信道编码中主要用于较低速率的业务信道和控制信道。

卷积码的编码过程是通过矩阵乘法和卷积操作将原始数据转换成编码数据，从而提高数据的传输可靠性。

（2）Turbo码：Turbo码是一种基于迭代检测和软输入软输出（SISO）技术的信道编码。

它在5G通信系统中具有较高的错误纠正性能，主要应用于高速率的数据信道。

Turbo码的编码过程是通过多次迭代和调整权重，使得输出码字具有更好的错误纠正性能。

（3）LDPC码和Polar码：如前所述，LDPC码和Polar码是5G信道编码的核心技术。

LDPC 码主要用于数据信道，而Polar码主要用于控制信道。

这两种编码技术都具有较好的错误纠正性能，能够提高5G通信系统的整体性能。