东南大学：《移动通信》课程教学资源（课件讲稿）第五课 信源编码和调制技术

移动通信一第五课 信源编码和调制技术

移动通信---第五课 信源编码和调制技术

移动通信协议分层简单模型 应用层 应用层 传输层 传输层 网络层 网络层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层数据链路层 数据链路层 物理层 物理层 物理层 物理层 无线电 传输媒介

移动通信协议分层简单模型 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 传输媒介 数据链路层 物理层 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 数据链路层 物理层 网络层 网络层 无线电

移动通信的主要特点回顾 必须利用无线电波传输信息,传播特性差 传播环境复杂:多径效应和阴影效应造成电波传播的幅度衰落 和时延扩展 n用户高速移动:多普勒频移造成电波传播特性的快速随机变化 工作于复杂的干扰环境 ■外部干扰:天电、机电和信道热噪声 ■系统内部和不同系统之间的干扰:邻道、同信道、互调、多址 和远近效应 ■可利用的频谱资源有限,而通信业务量的需求与日俱增 用户容量问题,业务容量问题 网络结构多种多样,网络管理复杂 用户注册和登记,鉴权和计费,安全和保密 用户终端成为个人消费品

移动通信的主要特点回顾 „ 必须利用无线电波传输信息，传播特性差 „ 传播环境复杂：多径效应和阴影效应造成电波传播的幅度衰落 和时延扩展 „ 用户高速移动：多普勒频移造成电波传播特性的快速随机变化 „ 工作于复杂的干扰环境 „ 外部干扰：天电、机电和信道热噪声 „ 系统内部和不同系统之间的干扰：邻道、同信道、互调、多址 和远近效应 „ 可利用的频谱资源有限，而通信业务量的需求与日俱增 „ 用户容量问题，业务容量问题 „ 网络结构多种多样，网络管理复杂 „ 用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密 „ 用户终端成为个人消费品

提高频谱利用率的途径 应用层:信源编码 网络层:蜂窝规划和无线资源 管理(RRM) 数据链路层:多址接入控制 ■物理层:多址方式和调制技术

提高频谱利用率的途径 „ 应用层：信源编码 „ 网络层：蜂窝规划和无线资源 管理（RRM ） „ 数据链路层：多址接入控制 „ 物理层：多址方式和调制技术

内容 信源编码 调制技术 n语音编码技术基础 调制技术基础 RPE-LTP GMSK (GSM BPSK/QPSK QCELP QAM CDMA) n自适应调制技术 EVRC (CDMA) 自适应多速率 CAMR) MPEGA

内容 „ 信源编码 „ 语音编码技术基础 „ RPE-LTP （GSM） „ QCELP （CDMA） „ EVRC（CDMA） „ 自适应多速率 （AMR） „ MPEG4 „ 调制技术 „ 调制技术基础 „ GMSK „ BPSK/QPSK „ QAM „ 自适应调制技术

语音编码技术概述 ■语音编码:移动通信数字化的基础,第1/2代 蜂窝系统的根本区别 语音编码的意义 ■提高通话质量(数字化+信道编码纠错) 提高频谱利用率(低码率编码) ■提高系统容量(低码率,语音激活技术) ■移动通信对语音编码的要求 编码速率低,语音质量好 有较强的抗噪声干扰和抗误码的性能 编译码延时小,总延时在65ms以内 编译码器复杂度低,便于大规模集成化 功耗小,便于应用于手持机

语音编码技术概述 „ 语音编码：移动通信数字化的基础 ，第1/2 代 蜂窝系统的根本区别 „ 语音编码的意义 „ 提高通话质量 (数字化 +信道编码纠错) „ 提高频谱利用率 (低码率编码) „ 提高系统容量 (低码率，语音激活技术) „ 移动通信对语音编码的要求 „ 编码速率低，语音质量好 „ 有较强的抗噪声干扰和抗误码的性能 „ 编译码延时小，总延时在65ms以内 „ 编译码器复杂度低，便于大规模集成化 „ 功耗小，便于应用于手持机

语音编码分类 子带编码 频域自适应变 波形编码器 换域编码 非差分→PCM 时域 DPCM→ ADPCM→APC 语音编码器 差分 △M—连续可变 斜率△M 多脉冲激励LPC 线性预测编码 码本激励LPC 参量编码器 矢量和激励LPC 信道声码器 共振峰声码器 声码器 倒频谱声码器 语音激励声码器

语音编码分类

语音编码分类 ■波形编码:将时域模拟话音的波形信号进过采样、量化 和编码,形成数字语音信号。 编码速率较高16k~64k 包括PcM、 ADPCM、△M、 CVSDM、APC等 语音质量最高,占用较高带宽,适合有线 ■参量编码:基于人类语音的产生机理建立数学模型,根 据输入语音得出模型参数并传输,在收端恢复。 编码速率较低,12~48kbps 包括各种线性预测编码(LPc)方法和余弦声码器 语音质量较差,不满足商用要求,较适用于军事和保密通信 混合编码:波形编码+参量编码(LPAS) 包括GSM的RPE-LPC编码和 VSELP编码 语音质量介于以上两者之间,主要用于移动通信

语音编码分类 „ 波形编码：将时域模拟话音的波形信号进过采样、量化 和编码，形成数字语音信号。 „ 编码速率较高16k~64k „ 包括PCM 、ADPCM、Δ M 、CVSDM 、APC 等 „ 语音质量最高，占用较高带宽，适合有线 „ 参量编码：基于人类语音的产生机理建立数学模型，根 据输入语音得出模型参数并传输，在收端恢复。 „ 编码速率较低，1.2~4.8 kbps „ 包括各种线性预测编码(LPC)方法和余弦声码器 „ 语音质量较差，不满足商用要求，较适用于军事和保密通信 „ 混合编码：波形编码 +参量编码(LPAS) „ 包括GSM 的RPE-LPC编码和VSELP编码 „ 语音质量介于以上两者之间，主要用于移动通信

移动通信中的语音编码 混合编码是优选方向 移动通信频谱资源有限,低码率、高压缩比至关重 要 加入公用网信噪比又不能太低。 ■决定混合编码的4个主要参量:比特率、质量、 复杂度和处理时延 比特率:度量信源压缩率和通信系统性的主要指标; n话音质量:国际流行的Mos法,5级评分制; 复杂度:指完成语音编码所需的加法、乘法的运算次 数,一般可用MIPS表示; 处理时延:复杂度高→处理时延大

移动通信中的语音编码 „ 混合编码是优选方向 „ 移动通信频谱资源有限，低码率、高压缩比至关重 要； „ 加入公用网信噪比又不能太低。 „ 决定混合编码的 4个主要参量：比特率、质量、 复杂度和处理时延。 „ 比特率：度量信源压缩率和通信系统性的主要指标； „ 话音质量：国际流行的MOS法， 5级评分制； „ 复杂度：指完成语音编码所需的加法、乘法的运算次 数，一般可用MIPS表示； „ 处理时延：复杂度高→处理时延大

用于移动通信的语音编码 标准服务类型 语音编码 速率(bps GSM 蜂窝 RPE-LTP;规则脉冲激励长期预测编码 13 CD-900蜂窝 sBC子带编码 16 IS54 蜂窝 VSELP矢量和激励线形预测编码器 8 Is-95 蜂窝 cELP码本激励线形预测编码器 1.2~9.6 PDC 蜂窝 VSELP矢量和激励线形预测编码器4.567,112 CT2 无绳 ADPCM 32 DECT 无绳 ADPCM 32 PHS 无绳 ADPCM 32 Dcs-1800蜂窝 RPE-LTP规则脉冲激励长期预测编码 13 PACS个人通信 ADPCM 32 WCDMA蜂窝 AMR

用于移动通信的语音编码