通信系統(tǒng)構(gòu)成及功能 分集接收

1、移動(dòng)通信系統(tǒng)構(gòu)成及其功能移動(dòng)通信系統(tǒng)構(gòu)成及其功能主講人： 張高遠(yuǎn)河南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院2 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院2/152022-6-25移動(dòng)通信系統(tǒng)基本構(gòu)成移動(dòng)通信系統(tǒng)基本構(gòu)成3 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院3/152022-6-25分集接收分集接收01BSC條件下的編譯碼仿真條件下的編譯碼仿真 02 AWGN信道條件下的調(diào)制解調(diào)仿信道條件下的調(diào)制解調(diào)仿 03AWGN信道條件下的編譯碼與調(diào)制解調(diào)仿真信道條件下的編譯碼與調(diào)制解調(diào)仿真 04 作業(yè)作業(yè)4 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院4/152022-6-2501BSC條件下的編譯碼仿真條件下的編譯碼仿真伴隨式譯碼伴隨式譯碼 最小漢明距離譯碼最小漢明

2、距離譯碼5 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院5/152022-6-25 生成矩陣生成矩陣 G，校驗(yàn)矩陣，校驗(yàn)矩陣 H，伴隨式，伴隨式 s，錯(cuò)誤向量，錯(cuò)誤向量 e; 對(duì)輸入譯碼器的二元序列進(jìn)行對(duì)輸入譯碼器的二元序列進(jìn)行逐塊逐塊譯碼：譯碼： 每次取出每次取出n個(gè)二元符號(hào)，記為個(gè)二元符號(hào)，記為r； 譯碼結(jié)果是譯碼結(jié)果是 r 與與 e 模模2和的結(jié)果和的結(jié)果: c = r e ； 伴隨式伴隨式s: s= c HT； 如果伴隨式如果伴隨式s為全為全0，則認(rèn)為，則認(rèn)為c中無(wú)錯(cuò)，即中無(wú)錯(cuò)，即e=0，譯碼結(jié)果，譯碼結(jié)果 c=r e = r ； 如果伴隨式如果伴隨式s非全非全0，則認(rèn)為，則認(rèn)為c中有錯(cuò)，中有錯(cuò)，即即e0

3、，需要找出，需要找出 e，由，由c=r e得出譯碼結(jié)果得出譯碼結(jié)果 。BSC條件下的譯碼條件下的譯碼6 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院6/152022-6-25BSC條件下常用的兩種譯碼方法：條件下常用的兩種譯碼方法： 伴隨式譯碼；伴隨式譯碼； 最小漢明距離譯碼。最小漢明距離譯碼。 最小漢明距離譯碼其實(shí)就是最小漢明距離譯碼其實(shí)就是BSC條件下的最大似然譯碼。條件下的最大似然譯碼。BSC條件下的譯碼條件下的譯碼7 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院7/152022-6-25伴隨式譯碼伴隨式譯碼根據(jù)已有的生成矩陣根據(jù)已有的生成矩陣G寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)矩陣校驗(yàn)矩陣H；對(duì)輸入譯碼器的二元序列進(jìn)行對(duì)輸入譯碼器的二

4、元序列進(jìn)行逐塊逐塊譯碼：譯碼： 每次取出每次取出n個(gè)二元符號(hào)，記為個(gè)二元符號(hào)，記為 r； 利用利用c計(jì)算伴隨式計(jì)算伴隨式 s: s= r HT； 如果伴隨式如果伴隨式s為全為全0，則認(rèn)為，則認(rèn)為r中無(wú)錯(cuò)，即錯(cuò)誤向量中無(wú)錯(cuò)，即錯(cuò)誤向量e為全為全 0，直接將，直接將r作為譯碼結(jié)果作為譯碼結(jié)果 c ； 如果伴隨式如果伴隨式s非全非全0，則認(rèn)為，則認(rèn)為r中有錯(cuò)。中有錯(cuò)。 找出校驗(yàn)矩陣找出校驗(yàn)矩陣H中與伴隨式中與伴隨式s完全相同的完全相同的列列，記為第，記為第m列；列； 認(rèn)為錯(cuò)誤向量認(rèn)為錯(cuò)誤向量e的第的第m個(gè)元素為個(gè)元素為1，則對(duì)，則對(duì)r的第的第m個(gè)元素進(jìn)個(gè)元素進(jìn) 行翻轉(zhuǎn)處理，將此結(jié)果作為譯碼結(jié)果行翻轉(zhuǎn)

5、處理，將此結(jié)果作為譯碼結(jié)果c 。8 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院8/152022-6-25最小漢明距離譯碼最小漢明距離譯碼根據(jù)已有的生成矩陣根據(jù)已有的生成矩陣G寫(xiě)出該碼的寫(xiě)出該碼的2k個(gè)個(gè)n長(zhǎng)許用碼字；長(zhǎng)許用碼字；對(duì)輸入譯碼器的二元序列進(jìn)行對(duì)輸入譯碼器的二元序列進(jìn)行逐塊逐塊譯碼：譯碼： 每次取出每次取出n個(gè)二元符號(hào)，記為個(gè)二元符號(hào)，記為r ； 分別計(jì)算分別計(jì)算r與與2k個(gè)許用碼字的漢明距離；個(gè)許用碼字的漢明距離； 選擇與選擇與r的漢明距離最小的碼字作為譯碼結(jié)果的漢明距離最小的碼字作為譯碼結(jié)果c 。9 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院9/152022-6-25例例1. 簡(jiǎn)單的信道編譯碼練習(xí)。簡(jiǎn)單的信道編譯碼

6、練習(xí)。 已知一個(gè)二元已知一個(gè)二元 (7, 4) 漢明碼的生成矩陣為：漢明碼的生成矩陣為： 隨機(jī)生成長(zhǎng)度為隨機(jī)生成長(zhǎng)度為N的二元隨機(jī)序列，利用生成矩陣的二元隨機(jī)序列，利用生成矩陣G進(jìn)行編碼；進(jìn)行編碼； 將編碼后的序列通過(guò)將編碼后的序列通過(guò)BSC進(jìn)行傳輸，錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行傳輸，錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率 p 設(shè)定為設(shè)定為0.05； 接收端采用接收端采用伴隨式譯碼伴隨式譯碼或者或者最小漢明距離譯碼最小漢明距離譯碼，統(tǒng)計(jì)譯碼結(jié)果與發(fā)，統(tǒng)計(jì)譯碼結(jié)果與發(fā) 送端信息序列中不同元素的個(gè)數(shù)，并計(jì)算錯(cuò)誤比率。送端信息序列中不同元素的個(gè)數(shù)，并計(jì)算錯(cuò)誤比率。 備注：備注：N要為要為4的倍數(shù)。的倍數(shù)。1 0 0 0 1 0 10 1

7、 0 0 1 1 10 0 1 0 1 1 00 0 0 1 0 1 1G10 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院10/152022-6-25圖圖1. BPSK調(diào)制的接收機(jī)調(diào)制的接收機(jī)02AWGN信道條件下的調(diào)制解調(diào)仿真信道條件下的調(diào)制解調(diào)仿真11 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院11/152022-6-25例例2. 2AM調(diào)制解調(diào)練習(xí)。調(diào)制解調(diào)練習(xí)。 隨機(jī)生成長(zhǎng)度為隨機(jī)生成長(zhǎng)度為103的二元隨機(jī)序列；的二元隨機(jī)序列； 對(duì)產(chǎn)生的信息進(jìn)行調(diào)制：如果輸入信息為對(duì)產(chǎn)生的信息進(jìn)行調(diào)制：如果輸入信息為0，則調(diào)制成單位能量余弦，則調(diào)制成單位能量余弦波；如果輸入的信息為波；如果輸入的信息為1，則調(diào)制成，則調(diào)制成3倍倍的單位能

8、力余弦波；的單位能力余弦波； 將已調(diào)信號(hào)通過(guò)將已調(diào)信號(hào)通過(guò)AWGN信道進(jìn)行傳輸，其中符號(hào)信噪比信道進(jìn)行傳輸，其中符號(hào)信噪比Es/N0 設(shè)定為設(shè)定為1dB ； 在接收端進(jìn)行解調(diào)檢測(cè)：在接收端進(jìn)行解調(diào)檢測(cè)：在單位周圍內(nèi)，將接收信號(hào)與在單位周圍內(nèi)，將接收信號(hào)與幅度為幅度為1的的 余弦波進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，如果運(yùn)算結(jié)果小于余弦波進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，如果運(yùn)算結(jié)果小于2，則判決為，則判決為0；如果運(yùn)；如果運(yùn) 算結(jié)果大于算結(jié)果大于2，則判決為，則判決為1。 統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤比特?cái)?shù)量和錯(cuò)誤比率。統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤比特?cái)?shù)量和錯(cuò)誤比率。 備注：兩個(gè)向量進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算是將二者的對(duì)應(yīng)元素相乘，再把所有相備注：兩個(gè)向量進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算是將二者的對(duì)應(yīng)元素相

9、乘，再把所有相 乘的結(jié)果相加。乘的結(jié)果相加。12 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院12/152022-6-25例例3. 重復(fù)碼和重復(fù)碼和BPSK調(diào)制解調(diào)練習(xí)。調(diào)制解調(diào)練習(xí)。 隨機(jī)生成元素個(gè)數(shù)為隨機(jī)生成元素個(gè)數(shù)為105的二元隨機(jī)序列；的二元隨機(jī)序列； 對(duì)產(chǎn)生的序列進(jìn)行對(duì)產(chǎn)生的序列進(jìn)行 (5, 1)重復(fù)碼重復(fù)碼編碼編碼； 對(duì)編碼后的序列進(jìn)行對(duì)編碼后的序列進(jìn)行調(diào)制調(diào)制：如果輸入信息為：如果輸入信息為0，則調(diào)制成正的余弦波；，則調(diào)制成正的余弦波； 如果輸入的信息為如果輸入的信息為1，則調(diào)制成，則調(diào)制成負(fù)負(fù)的余弦波；的余弦波； 將已調(diào)信號(hào)通過(guò)將已調(diào)信號(hào)通過(guò)AWGN信道傳輸，其中符號(hào)信噪比信道傳輸，其中符號(hào)信噪比

10、Es/N0設(shè)定為設(shè)定為2dB； 在接收端進(jìn)行在接收端進(jìn)行解調(diào)解調(diào)：在每個(gè)周圍內(nèi)，將接收信號(hào)與調(diào)制時(shí)采用的基本的：在每個(gè)周圍內(nèi)，將接收信號(hào)與調(diào)制時(shí)采用的基本的 余弦波進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，如果運(yùn)算結(jié)果大于余弦波進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，如果運(yùn)算結(jié)果大于0，則判決為，則判決為0；否則，則判決；否則，則判決 為為1； 對(duì)解調(diào)后的二元序列采用擇多判決法進(jìn)行對(duì)解調(diào)后的二元序列采用擇多判決法進(jìn)行譯碼譯碼； 統(tǒng)計(jì)譯碼后的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)量和錯(cuò)誤比率。統(tǒng)計(jì)譯碼后的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)量和錯(cuò)誤比率。03AWGN信道條件下的編譯碼與調(diào)制解調(diào)仿真信道條件下的編譯碼與調(diào)制解調(diào)仿真13 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院13/152022-6-25作業(yè)作業(yè). 簡(jiǎn)單

11、的調(diào)制解調(diào)與信道編譯碼練習(xí)。簡(jiǎn)單的調(diào)制解調(diào)與信道編譯碼練習(xí)。 已知一個(gè)二元已知一個(gè)二元 (7, 4) 漢明碼的生成矩陣為：漢明碼的生成矩陣為： 隨機(jī)生成長(zhǎng)度為隨機(jī)生成長(zhǎng)度為104的二元隨機(jī)序列，利用生成矩陣的二元隨機(jī)序列，利用生成矩陣G進(jìn)行編碼；進(jìn)行編碼； 對(duì)編碼后的序列進(jìn)行對(duì)編碼后的序列進(jìn)行調(diào)制調(diào)制：如果輸入信息為：如果輸入信息為 0，則調(diào)制成正的余弦，則調(diào)制成正的余弦 波；如果輸入的信息為波；如果輸入的信息為1，則調(diào)制成負(fù)的余弦波；，則調(diào)制成負(fù)的余弦波； 將已調(diào)信號(hào)通過(guò)將已調(diào)信號(hào)通過(guò)AWGN信道傳輸，其中符號(hào)信噪比信道傳輸，其中符號(hào)信噪比Es/N0設(shè)定為設(shè)定為 2dB；1 0 0 0 1 1 00 1 0 0 0 1 10 0 1 0 1 1 10 0 0 1 1 0 1G 04 作業(yè)作業(yè)14 河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院14/152022-6-25 在接收端進(jìn)行在接收端進(jìn)行解調(diào)解調(diào)：在每個(gè)周圍內(nèi)，將接收信號(hào)與余弦波進(jìn)行相關(guān)：在每個(gè)周圍內(nèi)，將接收信號(hào)與余弦波進(jìn)行相關(guān) 運(yùn)算，如果運(yùn)算結(jié)果大于運(yùn)算，如果運(yùn)算結(jié)果大于0，則判決為，則判決為0；否則，則判決