卫星通信系统与技术（信号传输与处理技术）

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1、卫星通信系统与技术陈振国杨鸿文郭文彬编著北京邮电大学出版社第5章信号传输与处理技术5.1.信源技术5.2.数字信号调制5.3.信道编码5.4.差错控制本节将简要回顾数字通信中信号处理的信源处理技术、信号调制技术和信道编码技术，最后介绍信道差错控制技术。5.1信源技术信源处理主要包括对信源的数字化、信源编码，信源编码的目的是为了尽量减小信源的冗余度5.1.1信源及其编码1、语音信号及其编码话音信号的处理包括抽样、量化、编码。语音编码可以分成两大类，一类是波形编码，另一类是参量编码，即声码器。1、语音信号及其编码语音质量波形编码LPC声码器LPC声码器的改进

2、音乐信号2、静止图象信号一幅数字图象可以看成是一个象素序列。当图象是黑白时，每个象素的值只用灰度值表示就可以了，而当图象是彩色时，每个象素必须用三个值表示，通常为象素的RGB或YUV值。JPEG系统算法通过离散余弦变换减少图象数据的相关性。利用人眼视觉特性对系数进行自适应量化。对每个子块量化后的系数矩阵进行Z形扫描，将系数矩阵变换成“符号”序列。用Huffman变长编码对“符号”序列进行熵编码。JPEG处理框图3.电视信号电视信号包括两部分：视频信号和音频信号。(1)彩色电视信号视频信号可以看成是图象序列。电视信号的功率谱密度(2)视频编码技术视频编码的

3、主要目的是在保证一定重构质量的前提下，以尽量少的比特数来表征视频信息。MEPG2视频编码框图预测编码的原理5.1.2多媒体信号多媒体信号集中了文字、语音、视频、图象等多种媒体数据信息。多媒体的关键特性在于信息载体的多样性、交互性和集成性。5.1.3数据信号及压缩技术Huffman编码游程编码（RLE）Lampel-Ziv-Welch编码（LZW）5.2数字信号调制数字信号的调制可分为幅度、相位、频率调制，在调制过程中，由于信道的带宽限制，还需要将调制信号进行适当滤波，以限制调制后信号的带宽。卫星通信系统框图对调制方式的要求要求调制后的信号波形具有恒包络特

4、性。调制技术最好具有高的功率有效性和频谱效率，即具有较好的抗干扰能力和频带利用率。5.2.1相位调制相位调制信号是用基带信号去调制载波的相位而形成的调制信号，相位调制信号具有恒包络的特点。卫星通信中常用的相位调制包括：BPSK、QPSK、OQPSK、π/4-QPSK。在单个码元时间内，相位调制信号可以表示成如下BPSK、QPSK、8PSK星座图1.二进制调相信号BPSK信号将二进制符号0、1分别对应载波的0、π相位，可以表示成：对于为矩形的情况，即基带信号为双极性NRZ码时，BPSK信号的功率谱密度为BPSK信号的相干解调2.四进制调相信号QPSK信号可

5、表示成：QPSK调制与解调框图3.偏移QPSK信号OQPSK信号调制4.π/4-DQPSK信号π/4-DQPSK调制采用相差为π/4的两个QPSK星座映射，其调制符号前后相差最多为3π/4。目(1)π/4-DQPSK信号及调制π/4-DQPSK信号调制π/4-DQPSK星座图为了抑制已调信号的带外辐射，在π/4-DQPSK同相和正交支路中分别加入一个具有线性相位特性和平方根升余弦幅频特性的低通滤波器π/4-DQPSK信号可以写成如下形式：(2)π/4-DQPSK信号的解调π/4-DQPSK差分解调5.2.2频率调制1.多载波调制设中心频率为，带宽为W的信

6、道采用N个子载波的OFDM技术，每个子载波占用带宽，每个子载波上的符号速率为，码元间隔，其中，则子载波设时间内各子载波上传输的符号为，是复包络信号，则OFDM信号可以表示成：等效基带信号为用DFT实现的OFDM系统框图2.连续相位频移键控CPFSK信号可以写成如下形式：3.最小移频键控MSK信号可以写成如下形式MSK信号的相位路径MSK信号也可以表示成正交调制形式，即MSK正交调制法MSK正交解调法4.GMSK信号GMSK调制预调制滤波器必须具备以下特点带宽窄且具有陡峭的截止特性；冲激响应的过冲小；滤波器输出脉冲面积为一常量，该常量对应的一个码元内载波相

7、移为。GMSK中采用的预滤波器为高斯低通滤波器，其冲激响应为：5.2.3各种调制的性能及功率谱QPSK等信号虽然具有窄的主瓣带宽，但带外衰减慢，而MSK具有较快的带外衰减，GMSK的带外衰减就更快了。调制信号功率谱密度5.3信道编码信道编码一般可以分成两大类，即分组码和卷积码。5.3.1.基本知识域有限域GF有限域上的多项式5.3.2线性分组码一、线性分组码的概念及性质若码字，，，满足线性条件则称该（n，k）码为线性分组码。二、线性分组码的译码当信道传输出现差错后，则接收到的码字，接收端通过校验矩阵进行校验运算，即，S称为校验子，只与差错向量E有关，因此

8、可以通过校验子S的值来检验传输是否出现差错或对差错进行纠正。三、汉明码及其设计汉