通知 ?今天是交第一次作业最后期限 ?以发Email时间为准 ?也可直接发给许欣： xuxin@mail.seucomm.com ?用WORD文档 ?实验报告11月4日之前交 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 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 ?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 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、ΔM、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； ?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 语音编码的发展 ?极低速率语音编码，600bps ?高保真语音编码 ?自适应多速率语音编码 ?新的编码分析技术 ?非线性预测 ?多精度时频分析技术(子波分析技术) ?高阶统计分析技术 线性预测编码的基本原理 ?原理：模型化人类语音信号产生的机制，提取 模型参数，并且只传输模型的参数。 ?语音信号的产生模型 ?语音的产生：声带和声道 ?不同语音产生的原因：声音激励源和声道不同 ?声音分类：浊音和清音 ?浊音：声带振动 ?周期基音周期 ?波形——三角形周期脉冲波，含丰富谐波 ?清音：声带不振动，类似白噪声 ?发声过程：口腔和鼻腔形成时变滤波器 清音和浊音 清浊音频谱 清浊音信号 语音产生模型 ?语音模型的建立：1.产生激励，2.响应 ?模型参数：基音、共振峰频率及强度、清浊音判决 ?低码率编码 ?码率降低有限 ?合成的语音波形失去了自然度和音质 LPC语音编码 ?使均方误差最小，可求得一组预测系数{a k }； ?传送：预测系数、基音周期和增益、清浊音判决。 LPC编码的实现框图 LPC编码器的不足 ?损失了语音的自然度，即音质 ?抗噪声干扰能力差 ?谱包络的估计值可能产生较大失真 ?原因：LPC没有将发端模型的误差传送到 收端 ? LPC改善方法 ?采用更复杂的激励模型 ?利用一部分余数信息 不同激励语音合成模型 ?长时延相关滤波 器产生浊音的音 调结构，即频谱 的精细结构。而 短时延相关滤波 器则用来恢复语 音的短时频包 络。 ?在发端引入合成 装置，合成/分 析法。 合成/分析编码器原理 ?规则脉冲激励的LPC编码：指激励脉冲序列中脉 冲的相对位置不变，只可改变脉冲的幅度。 GSM语音编码 ?算法：规则脉冲激励长期预测 LPC (RPE-LTP) ?组成：预处理、LPC分析、短时 分析、长时预测、规则脉冲激励 编码。 ?特点：13k bps、语音质量3.8、 抗误码性能好，编解码时延 30ms。 GSM语音编码框图 GSM语音的解码框图 IS-95语音编码--- QCELP ? QUALCOMM公司的CELP（QCELP）算法，即 码激励线性预测的可变速率混合编码算法： ?基于线性预测编码； ?使用矢量码表替代简单线性预测中产生浊音准周期脉 冲的脉冲位置和幅度，即使用码表矢量量化差值信 号； ?可变速率：采用话音激活检测（VAD）技术，在话 音间隙期，根据不同的信噪比背景分别选择 9.6kbps、4.8kbps、2.4kbps、1.2kbps 4个档次 （1, 1/2, 1/4, 1/8）的传输速率，使平均速率比最 高速率下降两倍以上； ?参量编码的主要参量分为三类，且每帧不断更新。 QCELP框图 ?主要参量信息15个。其中滤波参量12个，分 别为a 1 、a 2 、…、a 12 ，音调参数L和b，增益 参数G，码表参数T。 QCELP的实现 ?首先对模拟话音按8kHz取样； ?其次按照20ms划分为一个话音帧，每帧 有160个样本。 ?将160个样本生产3个参数子帧，3个参数 不断更新，更新后参数按一定的帧结构送 至接收端。 ?滤波参数a 1 、a 2 、…、a 12 ，对任何速率每 20ms更新一次； ?音调参数，不同速率更新次数不一样； ?码表参数，不同速率更新次数不一样。 对应不同速率的参数变化 6*101010每个码表子帧所占比特数 160 （20ms） 80 （10ms） 40 （5ms） 20 （2.5ms） 每次码表子帧更新所需样本数 1248每帧更新码表子帧次数 101010每个音调合成子帧所占比特数 160 （20ms） 80 （10ms） 40 （5ms） 每次音调合成子帧更新所需样 本数 0124每帧更新的音调合成子帧数 10102040每个LPC子帧所占比特数 160 （20ms） 160 （20ms） 160 （20ms） 160 （20ms） 每次LPC子帧更新所需样本数 1111每帧更新LPC子帧次数 速率4 （1.2kbps） 速率3 （2.4kbps） 速率2 （4.8kbps） 速率1 （9.6kbps） 参数 注：对 1/8速率 这个6 比特不 是码表 中取出 的，而 是采用 伪随机 激励。 不同速率的参数帧结构 ?每一个参数帧均对应一个160样本话音帧。 6 0 10（bit） 1010101010101010 10101010 40（bit） 10101010 1010 20（bit） （a）对速率1的参数帧结构 共计160bits （b）对速率1/2的参数帧结构 共计80bits 1010 10 10（bit） （c）对速率1/4的参数帧结构 共计40bits （d）对速率1/8的参数帧结构 共计16bits LPC子帧 音调合成子帧 码表子帧 LPC子帧 音调合成子帧 码表子帧 数据速率的选择 ?基于每一帧中的能量与3个门限值的比较； ? 3个门限值的选择基于背景噪声电平估计； ?每一帧中的能量由自相关函数R(0)值决定， T 1 (B i )、T 2 (B i )、T 3 (B i )，其中B i 为背景噪声 值： ?若R(0)大于3个门限，则选择速率“1”； ?若R(0)大于2个门限，则选择速率“1/2”； ?若R(0)大于1个门限，则选择速率“1/4”； ?若R(0)小于所有门限，则选择速率“1/8”。 ?每次只允许变化一级； ?半速率时，门限“1”实际为门限“1/2”。 QCELP与典型LPC比较 ?典型LPC的主要参数信息共计15个：滤波参量a 1 、 a 2 、…、a 12 ，增益G，清/浊音控制U/V和周期性参量 P；而QCELP的主要参量信息也是15个：滤波参量a 1 、 a 2 、…、a 12 ，音调参数L和b，增益参数G，码表参数 T。 ?典型LPC采用简单二元清/浊音模型；QCELP则采用码 表激励矢量量化差值信号代替简单浊音，用DECSD控 制随机矢量代替清音。 ? LPC采用15参量的简单合成IIR滤波器；QCELP则采用 三种滤波器：动态音调合成滤波器、线性预测编码滤波 器和自适应滤波器，可以大大改善合成话音质量，特别 是自然度。 ? QCELP采用动态可变速率，可以大大降低码的平均速 率。 EVRC ? IS-127增强可变速率语音编解码(EVRC)是基 于宽松的码本激励线性预测(RCELP)算法： ?与CELP相比，波形匹配要求放宽了：只进行简化音 调轮廓的余数时间弯曲形式匹配，而非余数匹配。 ?另外，音调内插法允许每帧只发送一个音调参数，因 而发送音调效果比特数更少，可使更多用于统计激励 等方面。 ?优点：质量比相同比特率的CELP高，具有次优信号 性能。 ?增强RCELP允许变速率工作，并且在诸如IS- 95的CDMA系统中运行更加鲁棒。 EVRC与其它CODEC算法比较 算法 PCM ADPCM GSM Enhanced Full-Rate EVRC VSELP STC LPC-10 比特速率(bits/s) 128 k 32 k 13 k Variable Rate 0.8 k to 8.55 k 8 k 2.4 k 2.4 k MOS 4.1 3.62 3.45 2.9 2.3 MIPS ~2 >6 ~30 13.5 13 ~7 EVRC中的比特分配(vs. VSELP) EVRC的一般描述 ? CODEC的输入输出均为8 kHz 采样速率、16 bits/样本的PCM 信号。 ?在接收到当前帧(160 个样本)的最后一个输入 样本后20 ms内编码器产生出比特数据包；在 数据包输入进解码器后3 ms之内产生出第一个 话音样本。 ?三个子帧的长度分别为53、53、和54。 ?编码器可生成4种不同类型的数据包： ? Rate 1 (171 bits/packet) ? Rate 1/2 (80 bits/packet) ? Rate 1/8 (16 bits/packet) ? Blank (0 bits/packet) 分组类型的比特分配 LSPs 方框图 Input Signal preprocessing Formant Filter Parameter Calculation Long Term Prediction Delay Estimate & Gain Data Rate Determination Encoding at Rates 1/2 & 1 Short Term Prediction Residual Packet Formatting Formatted Packet Sampled Speech Encoding at Rate 1/8 Rate? Frame Error Detection RCELP Decoder Postfilter Synthesized speech ENCODER DECODER Preprocessed Speech Frame Erasure Flag Rate Decision Bandwidth Expanded Correlation Coefficients g p Delay Rate LSPs and Prediction Residual Mux Demux Formatted Packet Packet Type & Formatted Packet 1/2 &1 速率编码 Go up one level Fixed Codebook Search Modification of residual LSP Interpolation & LSP to LPC conversion Weighted Synthesis Filter Adaptive Codebook Contribution Delay Encoding LSP Quantization Delay interpolation Delay Rate Unquantized LSPs Short Term Prediction Residual Pitch prediction gain Fixed Codebook Indicies and Quantized gain Closed-loop Adaptive Codebook Gain Calculation Quantized Adaptive Codebook Gain Encoded delay parameter Quantized LSP parameters Subframe Processing Impulse Response LPCs Weighted Modified Speech Vector 1/8 速率编码 LSP Quantization Interpolation of LSP parameters between subframes LSP to LPC conversion Impulse response calculation for each subframe Frame energy gain calculation Gain Quantization Generation of Rate 1/8 Excitation Perceptual weighting filter update LSPs Short term Prediction Residual Zero mean, unit variance, pseudo Gaussian white noise, scaled by the quantized frame energy gain Subframe Processing Quantized Frame Energy Go up one level 自适应多速率(AMR)语音编码 ?为什么研究AMR编码 ? WCDMA将支持多媒体业务，并支持电路交换和分组 交换方式 ?移动信道的变化，使系统不能工作在最佳的信源和信 道编码速率，如GSM固定速率编码 ?信道质量差时，信道编码不足以纠正传输错误，此时应改进 信道编码，减小信源编码速率，提高语音质量 ?信道质量好时，增加信源编码速率，提高语音质量 ? AMR的概念：是以更智能的方式解决信源编码 和信道编码的速率匹配问题，实际的语音编码 速率将取决于信道条件。 AMR语音编码的原理 ? AMR是一种集成语音编码器，有8种确定的信源速率模 式，从4.75k~12.2k bps。 AMR 语音处理原理图 AMR 语音处理原理图2 AMR系统接口信息流 AMR语音编码器 AMR译码器 AMR语音帧 AMR应用系统 图像压缩编码 ?图像信息量大，处理技术复杂： ?图像信息量远大于语音、文字、传真， 所占用的传输频带也更宽； ?传输、处理、存储图像信息都比语音、 文字等更复杂、更困难。 ?图像可分为：静止图像、可视电话、 会议电视、广播电视和高清晰度电视 等不同等级。 图像压缩编码的核心思想 ?根据各类图像的客观统计特性、以及接收者人 眼的生理与心理特征，来制定综合匹配的压缩 编码方式。 ?通过图像的帧间预测来消除图像的时域相关性； ?通过对图像的帧内离散余弦变换DCT来消除图像的空 间域相关性； ?利用人眼视觉生理、心理特征进行自适应量化编码； ?通过熵编码实现与信源的概率统计匹配； ?采用缓冲存储器实现输入变长码与输出定长码之间的 匹配。 图像压缩编码标准 低码率活动图像，用于移动通信100以上（限失真）MPEG IV 常规电视、广播电视、HDTV5～100（限失真）MPEG II 视频存储图像CD-ROM10～40（限失真）MPEG I p×64k（p＝1, 2, …,30），可用 于NISDN、可视电话、会议电视 10～100（限失 真） H.261 有灰度级多值静止图片4（无失真） 10（限失真） JPEG 二值图像，也可用于有灰度图像10（无失真）JBIG 应用范围压缩比标准 MPEG4 综述 ?比先前的MPEGs更加全面 ?前两年完成了标准制定 ?标准内容涵盖： ?编码（coding） ?音频、视频、和音像内容的表现部分 ?合成（composition） ?描述如何把这些对象（objects）合成到一起，成组合媒体 对象（media objects） ?复接（multiplex） ?媒体对象相关的数据复接与同步 ?互动（interaction） ?与用户之间的互动 系统综述 ?每一类媒体都有数个解码器 ?把解码后的各部分聚集到一起进行合成处理 ?合成思想与虚拟现实造型语言(VRML)类似 ?对象的场景图形 ?在链路中定义了合成信息 ?分层结构，无需静态 ?合成流包含MPEG4 的额外信息 ?空间关系 ?时间关系 接收机/解码器构成 复接同步 ?媒体的定时与同步 ?三层： ?同步层：特定信息，用于已编码媒 体的定时与同步 ?灵活复接层：把具有不同特征的媒 体流复接起来 ?传输复接层：把复接媒体流加载到 某特定网络上传输 复接/同步层 视频 ?高效压缩工具： ?图象、视频、2d 结构 ?时变几何学(活动网孔) ?高效随机接入 ?扩展的操作功能 ?基于内容的编码和可伸缩性 ?差错稳健和恢复 ?基于视频对象 ?用户可操作和接近的现场中实体 ?视频对象位面 ?在特定时间视频对象的实际情况 视频2 文字与图形的媒体集成 ? 3d 图形 ?类似VRML，包括了脚本注释。 ?面部活动 ?面部定义参数(FDPs) ?面部活动参数(FAPs) ? 2d 网格编码 ?动态网格、2d 三角网格的时间序列 ?通过小波（wavelets）变换技术的结构 编码 面部定义参数 ?面部中间的数个特性点： 面部活动参数 ?数种面部图形 ?活动点 2d 网格译码 ?网格顶点可2d 移动。 鱼的2d 网格 鱼的2d 网格增加 ?文字是合成叠加在视频对象上的，并随其同步 移动。 总结 ?为旧的VRML和Mpeg-1、Mpeg-2的扩展集。 ?许多概念非常通用： ?对于不同的对象可混合匹配以多种不同的压缩算法； ?处理了所有的对象(音频、视频、2d-3d、面部、网 格…) ?首次尝试集成2d 与3d 世界。 ? DivX是一种采用MPEG-4 标准压缩数字视频 的应用软件。 ? DivX是由开放源团体开发的。 ?比普通的DVDs 压缩性能更好。 内容 ?信源编码 ?语音编码技术基础 ? RPE-LTP （GSM） ? QCELP （CDMA） ? EVR（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 数字调制技术简介 ?目的：使传输的数字信号与信道特性相匹配， 便于有效的进行信息传输。 ?分类 ?调制信号：模拟调制和数字调制 ?相位连续：相位不连续调制和相位连续调制 ?信号恒定：恒包络调制和非恒包络调制 数字调制与解调的研究内容 ?第一是构造调制信号集的正交基的设计和选择，通常它决定了信息 调制的物理量，比如幅度电平、频率、相位或别的参量，它还决定 了信息信号的基带波形特征。此设计的主要目标是实现与信道特性 的最大相容。 ?第二是在正交基上的最佳调制信号集或信号星座的设计，其中包括 星座的外形或说星座的最小闭包特性的研究，目标是使星座的平均 能量最小；其次是星座的内部结构特性研究，它决定了在接收空间 中对信号点的判决区的划分，而最佳的判决区划分会使得信号检测 的差错概率最小，这在某种程度上确定了解调器的结构；星座设计 还包括星座的维数设计问题，它在一定意义上决定了信号的带宽利 用率。 ?第三是信息比特到调制信号点的映射关系。现代调制映射规则是按 某种规则将信息符号映射到比信息符号集更大的调制信号集，即调 制本身将引入调制信息序列之间的一定约束关系。这种映射的目标 有两个，一是在统计特性上将尽可能多的信息符号映射为能量较小 的信号点，其二是使不同调制信号序列之间的欧氏距离尽可能大。 数字调制与解调的研究内容(续) ?第四个方面笼统地称为解调设计。是否完备的在接收机 中恢复调制信号集的正交基，产生了相干解调与非相干 解调的划分，一般情况下相干解调比非相干解调有3dB 的能量增益。对于具有编码特性的调制信号的解调，最 终是靠对基带符号序列的译码完成。对于不论什么样的 解调设计，基本目标只有一个，那就是使信息符号接收 的差错概率最小。 ?最后是从工程实际中逐渐理论化的一个问题，即调制解 调器的复杂性问题。即使有一个非常优秀的调制方式和 相应的解调方式，如果其时间开销（即时延和速度）以 及空间的开销（即设备量）都是通信要求或者技术水平 难以达到的，那么这一调制解调方式仍然不可取。定量 评估和判断的依据主要是考察开销量的增长速度，例如 是多项式速率增加还是指数式速率增加的。 移动通信调制解调技术特点 ?移动通信面临的无线信道问题 ?多径衰落、干扰(自然人为ISI)、频率资源有限 ?移动通信对调制解调技术的要求 ?频谱资源有限→高的带宽效率 ?用户终端小→高的功率效率，抗非线性失真能力强 ?邻道干扰→低的带外辐射 ?多径信道传播→对多径衰落不敏感，抗衰落能力强 ?干扰受限的信道，抗干扰能力强 ?解调一般采用非相干方式或插入导频的相干解调 ?产业化问题→成本低易于实现 ?调制方案的性能评估：功率效率和带宽效率 调制解调的主要功能 ?频谱搬移，实现基带信号搬移到相应的频段 ?实现可以分为两步：首先进行基带信号调制，然后上 变频到所需的频段 ?抗干扰性 ?主要体现通信系统的质量指标，即可靠性 ?调制信号具有较小的功率谱占有率 ?要求功率谱主瓣占有尽可能多的信号能量，具有快速 滚降特性，带外衰减大、旁瓣小 ?频谱有效性 ?主要体现通信系统的数量指标，即有效性 ?频带利用率：bit/s/Hz 数字调制方法的分类 各类二进制调制原理图 移动通信中的调制技术 脉冲成型技术 ?矩形脉冲经过限带信道后，脉冲在时间上扩 展，造成严重的符间串扰(ISI) ?脉冲成形可以减小ISI和调制信号的带宽 ? Nyquist准则 ?第一准则：抽样点无失真，升余弦滚降滤波 ?第二准则：转换点无失真 ?第三准则：脉冲波形面积保持不变 ?移动通信中的脉冲成型技术 ?升余弦滚降滤波器 ?高斯脉冲成型滤波器 升余弦滚降滤波器 WCDMA/FDD中的成型滤波器 高斯成型滤波器 恒包络调制---FSK, MSK, GFSK, GMSK ?恒包络调制的特点: ?恒包络调制对线性要求低，可使用C类放大器功率效率 高 ?带外辐射低可达-60～-70dB ?可使用限幅器---鉴频器检测系统结构简单，实现容易 ?限幅器可克服随机噪声和瑞利衰落导致的信号幅度的变 化，抗干扰和衰落能力强 ?具有较好的解调门限 FSK和CPFSK 最小移频键控(MSK) ? MSK 是一种特殊的CPFSK，调制指数为0.5 ? h=0.5时，满足在码元交替点相位连续的条件 ? h=0.5是移频键控为保证良好误码性能所允许的最小 调制指数 ? h=0.5时，波形相关系数为0，信号是正交的 ? MSK也是一类特殊形式的OQPSK，用半正弦脉 冲取代OQPSK的基带矩形脉冲 ?信号表达式 MSK的调制器和解调器 MSK信号的特征和功率谱密度 ?特征 ?已调制信号幅度是恒定的 ?在一个码元周期内，信号包含1/4载波周期整数倍 ?码元转换时，相位连续无突变 ?信号频偏严格等于±1/4Tb，调制指数为0.5 ?信号相位在一个码元周期内变化±π/2 ?功率谱密度 GMSK ?要求带外辐射功率为-60～-80dB ? GMSK是GSM的优选方案 ?实现简单，在原MSK调制器增加前置滤波器 ?对前置滤波器的要求 ?带宽窄且为锐截止型 ?有较低的过脉冲响应 ?保持输出脉冲的面积不变 ?目的：抑制高频分量，防止过量的瞬时频率偏移、以 及满足相干检测的需要 ?高斯滤波器满足以上要求 类MSK调制的性能 相位特性 频谱特性 MSK和GMSK的BER性能 移相键控(PSK) ? 1986年前，线性高功率放大器成本较高，因此 采用恒包络的CPM调制实现高功率效率。之 后，线性功率放大器已取得实质性进展。 ? PSK是一种线性调制技术，具有带宽效率高、 频谱利用率高等特点 ?移动通信中，一般采用性能优良的绝对移相体 制而不采用相对移相体制，虽然相对移相体制 可以解决相位模糊度问题。而CDMA中，常采 用导频信道传送载波信息进行相干解调。 BPSK和QPSK 偏移QPSK (OQPSK) ? QPSK波形成型后，将失去恒包络性质，180°相移导致 信号包络过零点。对放大器线性度敏感 ?与QPSK的区别为：调制器输入的信号其正交支路比特流 比同相支路比特流延迟了1个码元 ?好处是载波相位只有±90°变化，而无±180°变化，在 非线性放大后仍保持带限性质。IS-95上行 OQPSK的调制 OQPSK的解调 π/4 QPSK 数字调制技术的频带利用率 各种调制技术的BER性能 正交幅度调制技术QAM ?标准QAM存在载波恢复和自动增益控制方面问题，不适 合瑞利衰落信道；星型QAM可以效地叠加差分编码，性 能优于标准QAM ?微蜂窝系统中，LOS无线传播，QAM技术可使用。必须 使用导频信号和均衡 ?自适应QAM调制：根据信道情况，自适应改调制的电平 数量。 QAM 图示举例 图中16 个 相幅点的每 个点都映射 一个4-bit 符号。 90 45 0 135 180 225 270 315 幅度1 幅度2 相移(度) 0000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 1000 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 ?最普通 的正交 比特转 移方法 ? 8个不 同角度 的相位 调制与 2个信 号幅度 的结合 QAM 信号 问题1：此信号代表了什么数据符号？ 问题2：45 o 或90 o 相移看起来像什么？270 o 呢？圆弧上的不同点？差分vs. 绝对值？ 90 O 180 O 270 O 360 O 0 O 变成了幅度2， 但相位不变。 幅度1 幅度改变； 相位没变。 90 O 180 O 270 O 360 O 标准信号相位 相移(180o)，幅度没变。 问题1：这些信号的相位各是多少？ 问题2：每部分代表了什么信号片 断？ 自适应调制 ?为什么要自适应调制 ?无线多媒体的变速率传输特性 ?信道传输能力的时变性 ?无线移动互联网的引入…… 根据信道条件选择调制方案 自适应调制与MAC层关系 ?若物理层选择调制方案对MAC层透明 ? MAC无法知道传输所需的时间长度 ? MAC层协议必须参与确定调制方案 ?一些802.11为简化实现，采用基于发 方的方案 ?基于收方的方案效果更佳 基于发方的“自动速率回落” MAC协议 ?在N次连续 收不到 ACKS后， 由发方降低 速率 ?在N次连续 收到ACKS 后，由发方 提高速率 C D BA 1Mbps 2Mbps DATA 2Mbps 基于发方“自动速率回落”的性能 Expected ARF CCK (11Mbps) CCK (5.5Mbps) QPSK (2Mbps) BPSK (1Mbps) ?发方发送包含 其最佳速率估 计的RTS ?收方选择此时 信道条件下的 最佳速率并在 CTS 中发送 ?发方以新速率 发送数据包 ?在数据包信头 内含速率更新 信息 基于收方的自动速率MAC协议 1Mbps 2Mbps D C BA CTS (1) RTS (2) 2 1