任务驱动教学设计方案

教案

模块一：移动通信基本技术

1.5 移动通信的编码技术

制定人员：闫海煜制定时间：2014.8.15 授课教师：闫海煜所需学时： 2

教学条件

要求配备有投影仪、多媒体教教室、教师演示终端、黑板等。

教学目标

掌握各种信源编码的特点及在移动通信系统中的应用；

掌握每信道编码基本原理；

熟悉无线信号的处理流程；

针对具体的移动通信系统，能够熟记该系统使用的信源编码方式。

重点与难点

重点: 各种信源编码的特点及在移动通信系统中的应用；

难点:无

主要授课内容

一、无线信号处理流程

图1 无线信号处理流程

1、信源编码：

把经过采样和量化后的模拟信号变换成为数字脉冲信号的过程，称为信源编码。(以语音编码为主)

2、信道编码:

收发双方通过一定的信道收发信息时采用双方协议的编码方式，以便保证传输信息的完整性、可靠性和安全性。

3、调制和解调:

基带信号往往不能直接作为传输信号，必需将基带信号转换成适合信道传输的信号，并在接收端进行反变换，这种变换和反变换称为调制和解调。

二、信源编码

1、概念

在发送端，把采样和量化后的模拟信号变换成数字脉冲信号的过程。在移动通信系统中，主要是语音编码，即把模拟语音转变为数字信号以便在信道中传输。

2、编码要求

语音编码技术是数字移动通信的基础，是第一代与第二代移动通信的主要区别。

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）。

移动通信对数字语音编码的要求：

速率较低，纯编码速率应低于16／s；语音质量好；

编码时延小，控制在几十毫秒以内；

抗噪声、干扰和抗误码能力强；

算法复杂程度适中，便于大规模集成；

功耗小，以便应用于手持机。

3、分类

信源编码技术通常分为三类：波形编码、参量编码、混合编码。

波形编码

直接对模拟语音取样、量化，并用代码表示。包括脉冲编码调制（）和增量调制（或ΔM），自适应增量调制（），差值脉冲编码调制（），自适应差值脉冲编码调制（）等。

特点：具有很宽范围的语音特性；抗干扰能力强；复杂度低。但，编码速率要求高，占用带宽较宽，适用有线通信系统。

编码：编码原理采用A律波形编码

参量编码

即声源编码，以发音机制的模型为基础，用一套模拟声带频谱特性的滤波器系数和若干声源参数来描述这个模型，在发送端从模拟语音信号中提取各个特征参量并进行量化编码。

特点：语音编码速率可以很低，但有明显的失真，并且对噪声较为敏感。

混合编码

采用声码器和波形编码器的混合物——混合编码器，称为“规则脉冲激励编码长期预测编码（编码器）”。混合编码=波形编码＋参量编码，力图保持波形编码话音的高质量与参量编码的低速率。混合编码数字语音信号中既包括若干语音特征参量又包括部分波形编码信息。4、信源编码应用

23G中的话音信源编码的基本原理是相同的，都采用了矢量量化和参数编码的方式。

95中的变速率码激励线性预测编码（）

95中的技术通过四个等级的变速率编码实现话音激活，即使用户发声时进行全速率（9.6）编码，而不发声时仅仅传递八分之一（1.2）的背景噪声，以降低功耗和对其他用户的干扰。

中的自适应多速率编码（）

的基本原理是根据环境或应用需求的变化动态调整编码速率，例如在信道条件恶化时，降低编码速率，通过牺牲话音品质以拿出更多的无线资源用于更可靠的信道编码以保证基本的语音可懂，而在信道条件好的时候则采用较高的编码速率保证话音品质。

2000演进系统中的可选择模式语声编码（）

用于2000演进系统中，其基本原理与前述两种基本相同，它也是可变速率，从速率等级上看与95中一样，有9.6、 4.8、 2.4、1.2四种，不同的是，允许有四种模

式供系统侧选择，即0（高品质模式）、1（标准模式）、2（经济模式）、3（容量节省模式），不同的模式实现不同程度的话音质量和平均速率的折中，通过调整不同等级速率所占的比例实现不同的模式，从而调整平均数速率。

三、信道编码

概念：按照已知的方法把冗余位插入到信源提供的比特流中。信道译码器知道发射端所用的编码方法，并检查在接收端信息是否改变。如果信息发生变化，它能检测出存在的传输错误，在某些情况下，还可以对错码进行纠正。有时也被称为纠错/检测编码。

奇偶校验码；

重复码；

循环冗余校验码；

卷积码；

交织。

教学组织过程

一、复习提问

1.多址技术研究的是什么问题?

2.解释什么是、、、、？

3.你能结合某移动通信系统阐述多址技术的具体应用吗？（）

二、新课引入，明确教学目标

由于通信的原始信号大多是模拟信号，要实现数字移动通信，必须将模拟信号进行数字化处理，才能在数字信道中传输。这就需要通过编码技术将原始的模拟信号进行数字化处理之后才能在数字移动通信系统中传输。接下来我们就讲解移动通信的编码技术。

（1）明确本次课程的目标

（2）讲解编码技术的概念

三、讲解无线信号的处理流程、信源编码、信道编码技术及应用举例

1.无线信号的处理流程成

请回想，数字通信系统信号处理流程是什么？它与移动通信无线信号的处理流程有什么相同点与不同点?

在同学们理解比较之后，教师补充讲解无线信号的处理流程及特点，

建议教学方法可以采用抢答、随机抽问等方式，注重鼓励学生参与。

趣味引入法，引发学生学习兴趣。

头脑风暴法

形象比喻法

举例法