基于CT-TCM的自适应编码调制1概要
基于CT-TCM的自适应编码调制1
王晶，白宝明，王俊
（西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室西安 710071）
摘要：自适应编码调制（ACM ）是一项能够在衰落信道中逼近容量限有效技术。本文在目标误比特率BER 下优化系统吞吐率，提出了一种基于CT-TCM 的恒功率、变速率的自适应编码调制方案，以及基于CT-TCM 的MAP 译码算法的LMS 信道估计方法。结果表明：在Rayleigh 衰落信道下，BER 为10-5时， CT-TCM相对于TTCM 、BICM-ID 、BICM 分别有约1.5dB,2.6dB,4.6dB 的增益，基于CT-TCM 自适应编码调制系统也可以获得较高的吞吐率。
关键词：自适应编码调制; 级联两状态格形编码调制(CT-TCM; 最小均方误差(LMS算法
Adaptive Coded-Modulation Scheme Based
on CT-TCM
Wang Jing，Bai Bao-ming，Wang Jun
(State Key Lab. of Integrated Service Networks, Xidian Univ., Xi’an 710071，China
Abstract ： Adaptive coded modulation is a powerful technique to achieve capacity performance over fading channels. This paper presents a fixed-power variable-rate CT-TCM scheme with an adaptive algorithm , a kind of LMS channel estimation algorithm is presented based on MAP decoding of CT-TCM. Results show that, at BER =10-5, CT-TCM shows 1.5, 2.6, 4.6 dB better than TTCM，BICM-ID ，BICM. The ACM system based on CT-TCM can also achieve higher throughput . key words: Adaptive coded modulation; Concatenated two-State trellis coded modulation; Least mean square algorithm
1 引言
Ungerboeck 于1982年提出的TCM [1]（Trellis Coded Modulation）技术奠定了带限信道上编码调制技术的研究基础，在提高系统功率效率的同时并不扩展带宽。1993年，C.Berrou 等人在ICC93上提出陕西省自然科学基金(项目编号：2004F18 和重庆市信息产业部移动通信国家重点实验室开放课题基金资助项目王晶，1983年生，女，湖北省，硕士生
的Turbo code[2]具有逼近Shannon 限的特征，在较低的SNR 下提供很低的BER 。结合两者的优点，很多学者进行了研究，提出了Turbo TCM方案。文献[3]于2003年提出了一种低复杂度、高性能的级联两状态Turbo TCM方案（简称CT-TCM ）；马啸等于2004年提出了一种编码与成形相结合的多层线性重叠编码调制方案，在AWGN 信道中均具有逼近容量限的性能。
由于衰落信道的时变特性，链路自适应技术是实现逼近Shannon容量限不可缺少的技术，其基本思想是通过改变发射功率、编码机制、星座大小、码率等，来保持Eb /N0恒定,在不牺牲系统功率和误码率的前提下，提供较高的信道频谱效率。现有的自适应编码调制方案主要有：基于速率适配卷积码、自适应Turbo编码调制、BICM与H-ARQ相结合的编码调制技术、基于网格编码调制(TCM码的自适应编码调制方案等。本文主要研究基于CT-TCM的自适应编码调制技术，提出了一种固定门限切换的低复杂度、高性能的编码调制方案。CT-TCM的特点是对从QPSK到64-QAM的调制方式，前后相邻的平行分支合并后，译码器工作在相同的两状态trellis上，在接收端可以采用共同的译码器进行译码，并且译码器的复杂度很低。因此，CT-TCM很适合构造高性能的自适应编码调制系统。
2 CT-TCM 编译码器结构
CT-TCM 编码器的结构如图1所示，它由M 个TCM 编码器按照“Turbo 原理”并行级联组成。每个分支由三部分组成：符号交织器、两状态编码器和信号映射器。后两部分合起来就是一个标准的TCM 系统，为CT-TCM 的分量编码器。每个二进制两状态编码器如图二所示。CT-TCM 是一个具有时变非对称结构的编码调
制方案，通过设计，可以使它具有较大的欧式距离和较好的发散度，有效地解决了简单码的并行支路问题和符号交织方案所具有的“错误平层（error floor）”问题。CT-TCM 方案满足以下条件：
(m (n
非对称性 g k ，如果m ≠n (1 ≠g k
时变性 g k
(m
≠g (j m ，如果k ≠j
(2
图1 CT-TCM全局编码器结构
Fig. 1 The structure of overall encoder based on CT-TCM
d k , n ?c k , n =d k , n ?1
d k , 1
d k , 0
c k , 2=
d k , 1c k , 1=d k , 0
c k , 0=
d k , n =q
k
Fig. 2 The structure of binary two- state encoder
工作在对数域上的CT-TCM 全局译码器如图3所示。它由M 个分量MAP 译码器组成，每个分量后验译码器对应一个分量码。和普通MAP 译码区别在于第m 个分量码独立信道的后验似然值：
L (c m , k =
log p (y k |x k ,
0,
未删余符号删余符号
(3
Fig. 3 The structure of overall decoder
3 基于CT-TCM 的自适应系统
基于CT-TCM 的自适应编码调制系统如图四示，数据比特通过CT-TCM 编码器，系统根据信道估计的信息，采用固定门限切换的自适应算法，确定编码方式、调制星座、映射方式等，α(t为信道衰落幅度，n(t为加性噪声，在接收端，CT-TCM 译码器对接收信号进行MAP 算法的迭代译码，并对信道的状态信息测量，把测量值反馈到发射端，自适应算法依据每个候选的工作模式，把信噪比转换成相应的BER 信息，根据系统所要求的BER 指标，选择一个能达到最大吞吐量的工作模式。
Fig. 4 The adaptive coding-modulation system based on CT-TCM
3.1 信道估计算法
在本文中，忽略了反馈路径的时间延迟。我们采用最小均方（Least-Mean-Square ，LMS ）算法，
信道衰落幅度 a k =
∑w
n =1
N
n
(k y k ?n (4
权矢量的递推式W k +1=W k +αY k e k (5
$k (6 LMS 算法的误差信号 e k =y k ?a
3.2 自适应算法
采用固定门限切换的自适应算法确定门限。在平均发射功率和瞬时误比特率的条件限制下，根据当前SNR 大小选择合适的编码调制方式，使系统实现尽可能高的吞吐量。误比特率BER 为<10-3。
表1自适应CT-TCM 系统的区间分配 Tab.1 The distribution of adaptive CT-TCM
γ区间(dB
低于8
交织器长度编码率
——————
17以上4 系统性能与数值结果
在非相关衰落信道，已知信道边信息的情况下，采用8-PSK 调制方式，频谱效率为2bits/symbol。
CT-TCM 生成矩阵和星座映射方式详见文[3]。从图中可以看出，CT-TCM 的性能最好，在BER 为10-5处，
相对TTCM 大约有1.5dB 的增益，BICM-ID 、BICM 分别大约有2.6dB 、4.6dB [4]，而且CT-TCM 比其余的方案有着更低的错误平层（error floor）及低的译码复杂度。
图5 非相关衰落信道下基于8-PSK 调制方式的各种编码调制方案性能比较（已知信道状态信息） Fig.5 The performance of different coding systems based on 8-PSK on uncorrelative channel with CSI
在非相关衰落信道，已知信道边信息的情况下，CT-TCM 分别采用8PSK 、16QAM 及32QAM 的星座映射，每帧数据包含1024个符号，生成矩阵和星座映射的选取如文[3]所示，交织长度为1024。从图6中，我们可以看到，几种不同的调制方式下，系统都能到达10-3的目标BER 。
10
010
10
B E R
10
10
10
10
snrdB
图6 衰落信道下MPSK 与MQAM 的性能比较
Fig. 6 The performance compare between MPSK and MQAM on fading channel
我们根据表一，采用固定门限的编码调制方案，在目标误比特率BER 为10-3情况下，可以得到自适应系统的误比特率，如图7所示。系统的吞吐也得到改善，如图8所示。
图7 衰落信道下固定门限的自适应编码调制的误比特率 Fig. 7 The BER of adaptive system on fading channel
图8 基于CT-TCM 的自适应系统的吞吐率 Fig. 8 The throughput of adaptive system based on CT-TCM
5 结论
CT-TCM 编码调制方案以较低的复杂度可以在衰落信道中获得较高的性能。在本文中，我们提出了一种基于CT-TCM 的自适应调制编码方案，在功率恒定、目标误比特率BER 条件下，自适应系统能获得高的吞吐率。所以，基于CT-TCM 的自适应编码调制系统有着广阔的应用前景。参考文献:
[1] G . Ungerboeck, “Channel coding with multilevel/phase signaling,” IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 25, Jan. 1982, pp.
55-67..
[2] C Berrou, et al. Near Shannon limit error correcting coding and decoding: turbo codes (1[C].In: ICC’03 [3] P. Li, B. M. Bai, and X. M. Wang, “Low-Complexity Concatenated Two-State TCM Schemes With Near-Capacity
Performance,” IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 49, , Dec. 2003, pp. 3225-3234.
[4] S. X. Ng, T. H. Liew, L. L. Yang, and L. Hanzo, “Comparative study of TCM, TTCM, BICM and BICM-ID Schemes,”
VTC’01, 2001, pp. 2450-2454.
自适应编码调制技术在卫星通信中的应用解析
自适应编码调制技术在卫星通信中的应用解析 发表时间：2019-06-05T14:40:31.863Z 来源：《防护工程》2019年第5期作者：朱治荣古丽米热.阿不都力米提[导读] 在最近几年来，我国的无线通信技术发展日新月异，从而促使人们在生活方面更加的便捷，而且与有线网络相比，其具备不可替代的优点。 中国人民解放军69026 部队新疆乌鲁木齐 830000 摘要：随着当前科技的快速发展，卫星通信在人们日常生活中的得到广泛应用，然而由于通信信道的开放性特征，使其在应用过程中经常受到客观环境的影响。因此在今后发展的过程中，需要针对这一情况及时制定有效的解决措施，保证卫星通信系统的有效运用，同时也为社会生产、人们生活提供充足保障。 关键词：自适应编码；调制技术；卫星通讯 1卫星通信 在最近几年来，我国的无线通信技术发展日新月异，从而促使人们在生活方面更加的便捷，而且与有线网络相比，其具备不可替代的优点。微波通信是无线通信的一种通信方式，其在通信过程中，不用固体传输媒介而运用以微波频段电波（波长在1mm~1m之间的电磁波）为传输媒介。因为微波频率高（即波长很短），所以在空中电波信号近似作直线路径实施传输，因此，微波通信中的主要通信方式就是视距通信。所以，即便微波信号传送的距离通常只能到达数十千米，但因为其所具备的特点是宽频带与大通信容量等，从而使点对点或一点对多点以及广播等通信模式实现。在微波通信过程中，超出视距以外的频段将运用中继转发的方式，而卫星通信则是无线通信的另一种通信方式，它就是对人造地球通信卫星利用，从而作为中继转发站对无线电波信号转发，使地球站之间的通信实现。与地面微波中继通信相比可知，对通信卫星运用来实施中继，能够使更少中继次数下更远距离的通信实现，而且卫星通信实际上也是一种微波通信。卫星通信中能够运用固定、移动、直接广播以及中继等方式来实施卫星通信，不光有卫星中继通信方式以外，其他的三种方式则是运用卫星转发信号使地球站之间的通信实现，而卫星中继通信方式是对通信卫星运用，从而进行转发，使地球站与航天器之间的通信实现。20世纪90年代中后期开始，卫星通信应用领域中出现新的发展趋势主要涉及卫视直播、卫星广播、卫星移动通信以及卫星宽带多媒体通信等新应用。在空间部分，通信卫星的有效载荷由转发器和天线两部分组成，转发器用来提供卫星发射天线和接收天线之间连接的设备，在可靠的条件下为地球站进行有效的无线电信号转发。地面部分包括了全部的地球站，同时以地球站作为这部分的主体，地球站用来提供星地之间的链路连接，包括各类移动终端用户、广播电视终端用户以及网络信息供应商等在内的所有用户终端要接入卫星通信线路，都必须通过地球站来进行接入。 2卫星通信特点 不同于其他一般通信方式，卫星通信方式以其无线中继的通信形式、覆盖的通信环境条件以及通信系统设备等表现出如下的突出特点：（1）卫星转发的电波信号覆盖区域范围广，能够使远距离通信实现，是实施远距离越洋电话与电视广播的重要手段。（2）能够使多址连接实现。在卫星波束覆盖区内，任何地球站都能对同一卫星利用来实施相互间的通信。（3）传输频带较宽，而且通信容量也很大。卫星通信通常对1~10千兆赫兹的微波波段运用，其频率范围非常宽，而且所有卫星可对多个转发器进行设置，所以其通信容量比较大。（4）通信传输质量高，稳定性好。卫星链路电波的传播通常会在大气层以上的自由空间中进行。并且其噪声小、传输损耗小，通信质量好。而且电波的传播比较稳定，不会被通信链路上的自然和人为因素所轻易影响，就算出现了电磁扰动，其也能在正常通信状态下维持。3自适应编码调制技术概述随着科技的进一步发展，当前卫星通信技术日益完善，且与人们的生活息息相关，然而由于其通信条件通常是处于一种开放环境下，使其在实际运行的过程中受外在客观环境影响较为严重，这就需要相关技术人员结合实际情况，引进先进技术用于解决这一情况与问题。自适应编码调制技术实质上是属于一种链路自适应技术，主要是指通信系统接收端在实际应用的过程中，通过采取某些方式方法，获取信道状态信息，并根据信道状态，按照自适应算法，对发送端的编码进行调整与调制，从而改变通信链路传输速率，使得传输速率与信道状态相互适应，最大程度上保证卫星通信效果。因此，自适应编码调制技术在卫星通信中的有效运用具有重要的现实意义，不仅可以有效提高通信质量与通信效果，同时还可以有效提高卫星通信系统运行的安全性与稳定性，对于促进社会生产发展、提高人们生活质量等方面都具有重要意义。 4自适应编码调制技术在卫星通信中的有效应用4.1多载波多速率调制信号产生合并在实际应用的过程中，调制器端的调制模式可以被划分为多种不同的形式，且每一种调制模式在实际应用的过程中，其载波书目与符号速率都会有明显的不同，然而若是想要提高自适应编码调制技术应用的有效性，就需要实现编码调制器可以在各种不同模式之间进行自由切换，这也就需要相关技术人员及时解决多载波多速率调制信号的产生与合并问题，从而有效提高自适应编码调制技术应用的有效性。在实际应用的过程中多载波多速率调制信号的产生与合并是自适应编码调制系统进行信号处理过程中需要面对的重要问题，而针对这一情况则是需要结合实际情况对信号产生合并算法进行科学设计，只有这样才可以为自适应编码调制技术的有效应用提供充足保障。 4.2同步解调 同步解调主要是涉及到子帧捕获、符号同步、载波同步三方面内容。其中，子帧捕获主要是根据实际需求，对数据子帧的前导头进行检测，以此来完成子帧捕获，而在这一过程中也完成了子帧同步，并获取了数据子帧的起始位置。然而由于这些数据是经过扩频与物理层扰码而得出的数据信息，因此在进行子帧捕获前，需要通过解扩环节与再调节两个环节，才可以最终完成子帧捕获。在记性符号同步的过程中，首先要完成的是采样点选择。为了保证解调效果最佳，采样点的选择至关重要。调制信号在经过成型滤波以及信道传输后，其自身准确性会受到多种方面因素的干扰，出现准确性偏差的情况，而最佳的采样时刻为同一码元周期内准确性偏差最小的这一时间，以保证解调结果最佳。载波同步是为了解决接收端载波与本地载波之间的偏差而对调节器性能产生影响这一问题，利用载波同步算法来完成相关计算，保证估计性能最优，载波同步效果最佳。 4.3 LDPC编译码方法
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真课程设计任务书
课程设计任务书 题目: 脉冲编码调制（PCM）的实现 初始条件： 1、MATLAB软件； 2、脉冲编码调制相关知识。 要求完成的主要任务: 1、任务 实现脉冲编码调制（PCM）技术的三个过程：采样、量化与编码。 2、要求 用仿真软件对其进行验证，使其满足以下要求： （1）模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内； （2）分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化； （3）按照13折线A律特性编成8位码。 时间安排： 第1，2天：分析题目，方案设计； 第3，4，5天：软件设计； 第6，7天：系统仿真； 第8天：答辩，完成设计说明书。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要....................................................................... I Abstract................................................................... II 1 绪论 (1) 2 MATLAB简介 (2) 2.1 MATLAB软件简介 (2) 2.2 MATLAB程序设计方法 (2) 3 PCM脉冲编码原理 (4) 3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (4) 3.1.1 信号的采样 (4) 3.1.2 抽样定理 (4) 3.1.3 采样信号的频谱分析 (5) 3.2 量化 (5) 3.2.1 量化的定义 (5) 3.2.2 量化的分类 (6) 3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (12) 3.3 PCM编码 (13) 3.3.1 编码的定义 (13) 3.3.2 码型的选择 (13) 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13) 4 PCM的MATLAB实现 (15) 4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15) 4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18) 4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18) 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20) 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22) 5 结果分析及总结 (25) 参考文献 (26)
使用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)
中华人民共和国通信行业标准 使用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) 和数字话音插空(DSI)的数字电路信增设备 Digital circuit multiplication equipment using ADPCM and DSI YD／T 1018—1999 前言 本标准是根据国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)建议G.763(1998)，并结合我国具体情况制订的，在技术内容上与G.763一致。 本标准的附录A是标准的附录。 本标准由邮电部电信科学研究规划院提出并归口。 本标准由邮电部第五研究所负责起草。 本标准主要起草人：戚家和 1 范围 本标准规定数字电路信增设备(DCME)和数字电路信增系统(DCMS)的技术要求。 本标准适用于设备的设计参考，而不限制具体功能如何实现。 2 引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB／T 7611—87 脉冲编码调制通信系统网路数字接口参数 ITU—T建议 G.763(1998)使用ADPCM(建议G.726)和数字话音插空的电路倍增设备 ITU—T建议 G.703(1O/98)系列数字接口的物理／电气特性 ITU—T建议 G.7704(10/98)用于1544kbit/s、6312kbit/s、2048kbit/s、8488kbit/s 和44736kbit/s速 率系列级的同步帧结构 ITU—T建议 G.726(12/90)40、32、24、16kbit/s自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) ITU—T建议 G.766(11／96)数字电路倍增设备的传真解调／再调制 ITU—T建议 Q.50(03/93)电路倍增设备(CME)和国际交换中心(ISC)之间的信令 ITU—T建议 Q.764(03／93)ISDN用户部分信令程序 ITU—T建议 G.711(11/88)话音频率的脉冲编码调制(PCM) ITU—T建议 G.763的附件A(10/98)；DCME发送／接收单元结构的例子和SDL图 ITU—T建议 G.763的附录I(10/98)：附加要求 ITU—T建议 G.763的补充1(10/98)：DCME的应用指导和系统能力的估算 3 定义 3.1 数字电路倍增设备(DCME)
自适应编码调制
西安电子科技大学 宽带无线接入与无线IP技术 课程作业 题目：自适应编码调制技术 学院：通信工程学院 姓名： 2015年4月28日 1 / 301 / 30
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摘要 本文主要介绍了自适应编码调制技术的基本原理，讨论了所用到的信道编码和调制技术，最后对自适应编码调制技术进行了简单的仿真。 关键字：自适应编码仿真 3 / 303 / 30
ABSTRACT This paper begins with an introduction to the basic principle of Adaptive Modulation and Coding(AMC), followed by a presentation of Channel coding and Modulation technology and concludes with a simple simulation for the adaptive modulation and coding technology. Keywords：Adaptive Modulation and Coding simulation 4 / 304 / 30
目录 第一章引言 (1) 第二章基本原理 (3) 2.1 AMC基本原理 (3) 2.2信道编码 (4) 2.3调制 (5) 2.3.1 BPSK ................................................ 和QPSK调制5 2.3.2 16QAM调制 (6) 第三章仿真分析 (8) 3.1误码率分析 (8) 3.2误块率分析 (8) 3.3 信息传输速率分析 (9) 3.4结论 (10) 参考文献 (13) 附录 (14) i / 30i / 30
基于-Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计和仿真
课程设计(论文)任务书 信息工程学院通信工程专业 14-2 班 一、课程设计(论文)题目脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 二、课程设计(论文)工作自2017年1 月3日起至2017年1月 13日止。 三、课程设计(论文) 地点: 图书馆、寝室、通信实验室（4-410）。 四、课程设计(论文)容要求： 1．本课程设计的目的 （1）使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理； （2）培养学生采用Matlab与Simulink相结合对各种编码与解码进行仿真的方法； （3）培养学生对PCM的理解能力； （4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力； （5）提高学生的科技论文写作能力。 2．课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）学习Matlab与Simulink仿真软件的使用； （2）对PCM，DPCM，ΔM编码与解码各功能模块的工作原理进行分析； （3）提出各种编码与解码电路的设计方案，选用合适的模块； （4）对所设计系统进行仿真； （5）并对仿真结果进行分析。 a. 采样定理的原理仿真 b. PCM编码与解码 c. DPCM编码与解码；增量调制（至少选做一种） 2）创新要求： 3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文 （2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、辞、附录等 （3）毕业论文装订按学校的统一要求完成 4）答辩标准： （1）完成原理分析（20分） （2）系统方案选择（30分） （3）仿真结果分析（30分） （4）论文写作（20分） 5）参考文献： （1）王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》人民邮电第1版 .2010.11.1 （2）静.《基于MATLAB的通信系统仿真》航空航天大学
脉冲编码调制(PCM)系统设计方案
数字通信原理与技术设计报告书 脉冲编码调制 脉冲编码调制 量化 PCM 编码示意图见图 1。 下面将介绍 PCM 编码中抽样、量化及编码的原理： (a> 抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时 间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就 是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (b> 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散 幅度值的有限数集合。如图 2所示，量化器 Q 输出 L 个量化值 yk ， k=1，2， 3，?， L 。 yk 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度 x 落在xk 与 xk 1 之间时，量化器输出电平为 yk 。这个量化过程可以表达为： y Q(x) Q x k x x k 1 y k , k 1,2,3, ,L 这里xk 称为分层电平或判决阈值。通常 k xk 1 xk 称为量化间隔。 x 模拟入 图 3.2 模拟信号的量化 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺 点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号 m(t) 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的 量化器 量化值 图 3.1 PCM 原理框 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）语音编 码 摘要:在过去的几十年中人类在语音数字化和数字化压缩领域研究摸索中取得了辉煌的成就。开 辟了崭新的信息数字化时代。 1972年CCITT制定了G.711 64kb/s PCM语音编码标准，CCITT G.711A规定的A律和μ律PCM采用非线性量化，在64kb/s的速率语音质量能够达到网络等级，当前已广泛应用于各 种数字通信系统中。由于它是一维统计语音信号，当速率进一步减小时，将达不到网络等级所 要求的话音质量。对于许多应用，尤其在长途传输系统中，64kb/s的速率所占用的频带太宽以 至通信费用昂贵，因此人们一直寻求能够在更低的速率上获得高质量语音编码质量的办法。于 是在1984年CCITT又提出了32kb/s标准的G.721 ADPCM编码。 ADPCM充分地使用了语音信号样点间的相关性，利用自适应预测和量化来解决语音信号的非平稳特点，在32kb/s速率上能够给出符合公用网的要求的网络等级语音质量。 本文对PCM、DPCM、DM、ADM以及ADPCM的编码、译码原理进行讨论，并对它们性能进行比较，然后着重阐述基于ADPCM的语音压缩算法，并介绍了ADPCM编码在蓝牙技术 上的使用，最后对ADPCM在现代通信中的应用做个总结与展望。 1 脉冲编码调制及差分脉冲编码调制 1.1脉冲编码调制(PCM) 脉冲编码调制PCM（Pulse Code Modulation）是把模拟信号变换成数字信号的一种调制方式。其功能是完成模-数转换，实现连续消息数字化。在PCM的调制过程中，将输入的模拟信号进行取样，量化和编码。经量化后的样值进一步变换为表示量化电平大小的二进制，即用二进制的大小来代表模拟信号的幅度(一个二进制码是一组有限的“0”、“1”脉冲序列)。在接收端再将这些编码的二进制数还原为原来的模拟信号。由于二进制PCM便于应用现代数字技术，且具有抗噪性能好的优点，因此是一种最常用的PCM形式。 1.2差分脉冲编码调制(DPCM) 《中国有线电视》2006(17) C H I N A D I G I T AL C ABL E TV#开发与应用#中图分类号:TN919.81文献标识码:B文章编号:1007-7022(2006)17-1697-04 自适应编码调制技术在 DVB-S2中的应用 t方霖1,2,雷菁1,雍玲1 (1.国防科技大学,湖南长沙410073;2.武警福建省总队龙岩市支队,福建龙岩364000) 摘要:阐述DVB-S2中自适应编码调制技术(Adaptive Coding M odu lation,AC M)的原理,介绍DVB-S2自适应编码调制技术在I P单播中的具体应用,并分析影响AC M性能的因素。 关键词:自适应编码调制(AC M);DVB-S2;I P单播;VC M The Application of Adaptive Coding M odulation in DVB-S2 t FANG L i n1,2,LE I Ji n g1,YONG L i n g1 (1.N ati o na lUn i v ersity o f Defense Technology of PLA,H unan Changsha410073,China; 2.The People c sA r m ed Police Force Longyan B ranch in Fu ji a n Prov i n ce,Fu jian Longyan364000,Ch i n a) Abst ract:This paper introduces t h e pri n ciples o f the adaptive codi n g modu l a ti o n(AC M)techn ique o fDVB-S2(DVB-S2Syste m as spec ified i n EN302307)and the i m ple m entation o fDVB-S2AC M i n the I P unicast app lication.F i n all y,it ana l y zes the factor wh ich i m pact t h e perfor m ance of DVB-S2AC M syste m. K ey w ords:AC M;DVB-S2;I P un icas;t VC M 1引言 目前,基于DVB-S标准的点对点多波束卫星系统使用固定的编码调制(Constant Cod i n g and M odu la-ti o n,CC M)方式,为了抵抗信道衰落,留有一定的通信裕量,降低了系统的数据传输速率,浪费了卫星转发器频谱资源。例如典型的KU波段卫星广播链路一般留有4~6dB/晴空裕量0。为最大限度地利用信道容量,在有限的频谱资源上高速传输多媒体数据,提高系统在衰落信道中的频谱利用率,就必须使发送速率随信道容量变化而变化,也就是使编码调制方式具有自适应特性。自适应编码调制(AC M)技术是一种具有信道自适应特性、适用于卫星等无线信道的传输技术,它建立在信道估计的基础之上,通过回传信道将信道状态信息传送给发送端,使其根据不同的信噪比自适应地改变编码方式和调制方式,从而使系统的整体传输性能达到最优,达到高效可靠传输的目的。 2005年3月欧洲数字视频广播组织(D i g italV i d eo B r oadcasti n g,DVB)发布了宽带卫星应用的第二代传输标准DVB-S2,它是一个非常灵活的标准,既支持普通流(Generic Strea m,GS)的交互式应用,也支持M PEG-TS流(M PEG Transport S trea m)的交互式应用。与DVB-S相比,DVB-S2的改进是采用了多种信道编码和调制方案组合,能够把不同的数据流组合调制在一个载波上,支持可变编码及调制(V ariable 作者简介:方霖(1977-),男,硕士研究生,研究方向为数字电视传输技术; 雷菁(1968-),女,副教授,研究方向为通信传输与编码理论。 1697 探※※※※※※※※ 探2007级学生数字通探 % 信原理课程设计% 探％ 数字通信原理课程设计报告书 脉冲编码调制（PCM）系统 课题名称 设计与仿真 姓名_______________________________________ 学号 院系物理与电信工程系专业通信工程 指导教师 2010年01月09日 一、设计任务及要求 (1)完成脉冲编码调制(PCM系统的设计与仿真。 ⑵ 用MATLAB^件将此次设计在电脑上实现，观察输出的波形 (3)要求有各种需要的信号波形输出，并记录。 指导教师签名： 2010年01月15日、指导教师评语: 指导教师签名：__________________ 2010 年01 月15 日 二、成绩 盖章验收 2010 年01 月15 日脉冲编码调制(PCM) 系统设计与仿真 一、设计目的 加深对《数字通信原理与技术》及《MATLA》课程的认识，进一步熟悉M语言编程中各个指令语句的运用；进一步了解和掌握数字通信原理课程设计中各种原理程序 的设计技巧；掌握宏汇编语言的设计方法；掌握MATLAB^件的使用方法，加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用。加强对于电路图的描绘技能，巩固独立设计实验的实验技能。提高实践动手能力。 二、设计要求 采用matlab或者其它软件工具实现脉冲编码调制 (PCM系统的设计与仿真，并且绘制相关的图形；通过编程设置对参数进行调整，可以调节输出信号的显示效果。所有设计要求，均必须在实验室调试，保证功能能够实现。 三、设计原理 在PCM中，波形的每个样本独立进行编码。然而，以奈奎斯特速率或更高速率采样的绝大多数信号(包括语音信号) ，其相邻的样本之间呈现明显的相关性，换言之，相邻采样幅度间的平均变化较小。所以，利用采样中多余度的编码方案将使语音信号的码率降低。 一种简单的解决方法就是对相邻样本之差编码而不是对样本本身编码，由于相邻样本之差比实际样本幅度小，所以表示差信号需要较小的位数。这种普通方法的一种改进方案是用前面的n 个样本根据一定的规律来预测当前的样本，然后将预测值与实际值的误差进行量化后传输，在根据误差信号，采用和发送端相同的预测方法恢复出原始信号。 k ■话音输 出 :诣 曰输入 1 F I fiKN I I一L—L:_| 抽祥 解码量化 大作业 西安电子科技大学 宽带无线接入与无线IP技术 课程作业 题目：自适应编码调制技术 学院：通信工程学院 姓名： 2015年4月28日 摘要 摘要 本文主要介绍了自适应编码调制技术的基本原理，讨论了所用到的信道编码和调制技术，最后对自适应编码调制技术进行了简单的仿真。 关键字：自适应编码仿真 ABSTRACT ABSTRACT This paper begins with an introduction to the basic principle of Adaptive Modulation and Coding(AMC), followed by a presentation of Channel coding and Modulation technology and concludes with a simple simulation for the adaptive modulation and coding technology. Keywords：Adaptive Modulation and Coding simulation 目录i 目录 第一章引言 (1) 第二章基本原理 (3) 2.1 AMC基本原理 (3) 2.2信道编码 (4) 2.3调制 (4) 2.3.1 BPSK 和QPSK调制 (4) 2.3.2 16QAM调制 (5) 第三章仿真分析 (7) 3.1误码率分析 (7) 3.2误块率分析 (7) 3.3 信息传输速率分析 (8) 3.4结论 (9) 参考文献 (11) 附录 (12) ii 目录 脉冲编码调制（PCM）系统 摘要： 脉冲编码调制（PulseCodeModulation），简称PCM。是数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生。PCM的优点就是音质好，缺点就是体积大。PCM可以提供用户从2M到155M速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。 关键字： 脉冲编码调制、取样、量化、编码、解码 Abstract: Pulse Code Modulation (PulseCodeModulation), referred to as PCM. Digital signal is a continuous change in analog signal sampling, quantization and coding production. PCM sound quality is good advantages and disadvantages are bulky. PCM can provide users from 2M to 155M line speed of digital data services, can also provide voice, video transmission, remote learning, and other businesses. Keywords: Pulse code modulation, modulation, demodulation 目录 一、工作原理 (4) 1.1 取样 (5) 1.2 量化 (5) 1.3 编码 (7) 1.4 再生 (10) 1.5 解码 (10) 二、芯片选择 (11) 2.1 TP3067管脚定义 (13) 三、电路设计 (14) 四、心得体会 (16) LTE调制编码方式统计 一、LTE中的编码调制技术 调制方式 LTE被业界认为是准4G技术。LTE支持灵活的传输带宽、低时延、高速率和高移动性，采用OFDMA和SC-FDMA分别作为下行和上行多址方式。LTE定义的物理信道可以分为上行物理信道和下行物理信道，上行和下行均支持QPSK,16QAM,64QAM这三种调制方式(如图1)。 图1、LTE的调制方式 调制映射模式 不同的调制方式使用了不同的调制映射模式，调制映射采用二进制数0和1作为输入，产生复值调制符号x=I+jQ作为输出。 BPSK：BPSK 调制时，单比特)(i b将映射为复值调制符号x=I+jQ。 QPSK ：QPSK 调制时, 两比特对)1(),(+i b i b 映射为复值调制符号x=I+jQ 。 16QAM ：16QAM 调制时, 四比特对)3(),2(),1(),(+++i b i b i b i b 映射为复值调制符号x=I+jQ 。 64QAM ：64QAM 调制时，六比特组)5(),4(),3(),2(),1(),(+++++i b i b i b i b i b i b 映射为复值调制符号x=I+jQ 。 不同信道的调试方式 不同的信道对应的调制方式也各不相同。 物理上行信道 上行物理共享信道基带信号处理步骤如下： 图2：上行物理信道处理流程 上行物理信道及其对应的调制方式如下： 图3：上行物理信道及其调制方式 物理下行信道 下行物理信道的基带信号处理按下列步骤进行： 图4: 物理下行信道处理过程 物理下行信道及其对应的调制方式如下： 图5：下行物理信道及其调制方式 自适应的调制和编码技术（AMC ） 不同的调制方式有不同的特征，低价调制增加了较多的冗余导致实际效率较低，但能够保证较高的可靠性，高阶调试具有较高的效率但可靠性差，对信道条件提出了较高的要求，只有在信道很好的条件下才能获得较高的增益。因此LTE 引入了基于自适应的调制和编码技术（AMC ）。UE 测量信道质量（即Channel Quality Indicator （CQI ）），并报告给eNodeB ，eNodeB 基于CQI 来选择调制方式，数据块的大小和数据速率。 OFDM自适应调制技术综述 【摘要】OFDM（正交频分复用）技术可以有效对抗频率选择性衰落克服窄带干扰，提高频谱利用率，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输，在通信领域得到了广泛的应用，但是固定调制解调技术并不能有效实现频带资源的充分利用。OFDM自适应调制技术是根据各子信道的状况对比特与功率进行动态分配以实现系统整体性能的提高。本文对OFDM自适应调制解调的基本原理及传统OFDM自适应调制算法进行了较为全面系统的综述，并介绍了一些国内学者在OFDM自适应调制算法改进发面的研究成果。 【关键词】OFDM；自适应调制；动态分配 正交频分复用（OFDM）的概念是由B.R.Sal-tzberg在20世纪60年代提出的，它的原始思想是将高速数据转化为并行低速数据并调制到相互正交的子信道上传输，在充分利用可用带宽的同时，信道均衡也变得相对容易，而且可以有效对抗突发噪声和多径失真。OFDM技术应用已有40年历史，主要用于军用的无线高频通信系统，但由于受当时硬件条件的限制一直未得到进一步推广，由于OFDM各个子载波之间相互正交，采用FFT实现这种调制，但在实际应用中，实时傅立叶变换设备的复杂度、发射机和接收机振荡器的稳定性以及射频功率放大器的线性要求等因素都成为OFDM技术实现的制约条件。在二十世纪80年代，MCM获得了突破性进展，大规模集成电路让FFT技术的实现不再是难以逾越的障碍，一些其它难以实现的困难也都得到了解决，自此，OFDM走上了通信的舞台，逐步迈向高速数字移动通信的领域。80年代后，OFDM的调整技术再一次成为研究热点，如今已被普遍认为是第四代移动通信系统的核心技术。 1.OFDM自适应调制基本原理 自适应调制技术和OFDM技术相结合，可以根据移动无线信道的瞬时质量状况决定子信道的调制方式，使信道的传输能力在任何时刻都能达到最大，自适应调制技术可以使通信系统获得较高的频谱利用率和比特传输速率。 OFDM自适应系统模型其基本原理概述如下：首先接收端通过信道估计器获得关于信道的状态信息；自适应比特、功率分配器根据其内置的算法及来自信道估计器的信道状态信息，为各个子载波设置适当的调制参数（主要包括调制方式和发送功率两部分），并把它们通过专用的信道传送给发送端；发送端的串并变换器根据送来的调制参数为各个子载波分配相应的比特数，调制器同样根据其对应的调制参数完成对各个子载波的基带调制；各个调制器出来的数据通过快速FFT变换器、并/串变换器、加循环前缀后送入信道发送给接收端，接收端操作与发送端相反。 2.传统的OFDM自适应调制算法 2.1 Hughes-Hartos算法 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 目录 一、前言 (2) 二，设计目的 (3) 三、脉冲编码调制介绍 (3) 3.1简介 (3) 3.2脉冲编码调制PCM的基本原理 (4) 3.3编码 (5) 四、设计步骤 (5) 4.1系统介绍 (5) 4.2PCM编码器组件功能实现 (9) 4.3 PCM编码器模块 (10) 4.4 PCM译码器模块 (11) 4.5、系统仿真模型 (12) 4.6仿真波形 (13) 五、设计过程中需解决的问题 (14) 六、设计心得......................... 错误！未定义书签。参考文献 (14) 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 摘要: SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM 编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 ABSTRACT SystemView simulation software multi-level communication system simulation. Pulse code modulation (PCM) is a modern digital voice communication important encoding. SystemView achieved using pulse code modulation (PCM) emulation, the hardware circuit can provide a theoretical basis. The simulation shows the PCM code to implement the design concept and the specific process and analyze them. 关键词: PCM 编译码 一、前言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤 信息综合训练 -------自适应差分脉冲编码调制与解调 班级：0802211 学号：22 姓名：徐晓琳 指导老师：郑文波 指导老师: 赵馨 指导老师: 刘泉 2011年12月18日 一、目录 (2) 二、摘要2 三、正文 1、绪论 (3) 2、硬件总体设计 (5) 3、器件结束 (9) 4、系统调试法 (13) 5、设计结论与心得会 (13) 6、参考文献13 二、摘要 ADPCM是自适应差分脉冲编码调制的简称，最早使用于数字通信系统中。该算法利用了语音信号样点间的相关性，并针对语音信号的非平稳特点，使用了自适应预测和自适应量化，在32kbps◎8khz速率上能够给出网络等级话音质量。现在我们使用的是IMA ADPCM算法，该算法中对量化步长的调整使用了简单的映射方法，对于一个输入的PCM值X(n)，将其与前一时刻的X(n-1)预测值做差值得到d(n)，然后根据当前的量化步长对d(n)进行编码，再用此sample点的编码值调整量化步长，同时还要得到当前sample 点的预测值供下一sample点编码使用。通过此算法可将样点编码成4bit 的码流，一个符号位和三个幅度位。该算法较简单，通过映射简化了运算。对于编码后的数据我们采用了wav文件格式，该格式对编码后的数据流进行了包装，由文件头和数据码流组成，文件头中指出了音频数据所采用格式、采样率、比特率、块长度、比特数及声道数等信息。数据码流以块为单位，块头指出了该块起始的预测值和index值，码流中每byte的高四位和低四位分别对应一个PCM。当前该算法以其简单实用的特点广泛应用到数字音乐盒和数字录音笔中。 万方数据 万方数据 OFDM系统中自适应调制技术的研究 作者：梁伟洋， 冯祥， LIANG Wei-yang， FENG Xiang 作者单位：空军第一航空学院,河南,信阳,464000 刊名： 电子设计工程 英文刊名：ELECTRONIC DESIGN ENGINEERING 年，卷(期)：2010,18(7) 参考文献(6条) 1.Proakis J G;张力军;张宗橙;郑宝玉数字通信 2003 2.WANG Zhen-dao;Giannakis G B Wireless multicarrier communications:Where Fourier meets Shannon[外文期刊] 2000(03) 3.Li Y;Cimini Jr L J;Sollenberger N R Robust channel estimatiom for OFDM systems with rapid dispersive fading channels[外文期刊] 1998(07) 4.Keller T;Hanzo L Adaptive modulation techniques for duplex OFDM transmission[外文期刊] 2000(09) 5.佟学俭;罗涛OFDM移动通信技术原理和应用 2003 6.Bingham J A C Muhicarrier modulation for data transmission:An idea whose time has come[外文期刊] 1990(05) 本文链接：https://www.360docs.net/doc/a06184249.html,/Periodical_dzsjgc201007007.aspx 深圳大学实验报告 课程名称：通信原理 实验项目名称：脉冲编码调制及系统 学院：信息工程学院 专业：通信工程 指导教师：李晓滨 报告人：学号：2011130145 班级：2班实验时间：2013年12月5日 实验报告提交时间：2013年12月19日 教务处制 实验目的与要求： 1．掌握PCM 编译码原理与系统性能测试。 2．熟悉PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法。 3．学习PCM 编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。 实验原理： 脉冲编码调制（PCM ）是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码三个过程完成的。 PCM 通信系统的实验方框图如图所示: 实验内容： 1．插入有关实验模块： 在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“PCM/ADPCM 编译码模块”，插到底板“G 、H ”号的位置插座上。 2．信号线连接：用专用导线将P04、34P01；34P02、34P03；32P04、P15。 3．打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，立即关闭电源，查找异常原因。 4．PCM 的编码时钟设定： “时钟与基带数据产生器模块”上的拨码器4SW02设置“01000”，则PCM 的编码时钟为64KHZ （后面将简写为：拨码器4SW02）。拨码器4SW02设置“01001”，则PCM 的编码时钟为128KHZ 。 5．同步正弦波幅度调节及监测： “同步正弦波”上提供了频率2KHZ 的同步正弦波，幅度由W04电位器调节。满足PCM 输入模拟信号频率在300～3400HZ 语音范围内的要求，可用频率计监测此点信号频率。 6．时钟为64KHZ ，同步正弦波及 PCM 编码数据观察： 拨码器4SW02设置“01000”，则PCM 的编码时钟为64KHZ 。 7．时钟为128KHZ 同步正弦波及 PCM 编码数据观察： 拨码器4SW02设置“01001”，则PCM 的编码时钟为128KHZ 。 模拟 信号 抽 样 量 化 34P02 34P04 34P03 34P01 编 码 信 道 译 码 低 通 滤 波 再 生 工作时钟 A/D D/A TP3057 P04 收端 功放 P14 P15 批准人： 年月日 第一讲脉冲编码调制基本原理 教学提要 课目专业基础 目的了解脉冲编码调制的基本原理。 内容1、数的进制 2．语音信号的数字化 3．时分多路复用和PCM30/32系统 方法课堂讲解，电化教学。 时间45分钟 要求1．遵守课堂纪律，专心听讲，做好笔记； 2．勤于思考，积极发言，课后做好复习。器材保障教材、资料 教学进程 教学准备（5分钟） 1．清点人数，准备教学用具； 2．宣布作业提要。 教学实施（37分钟） 一、数的进制 (一)二进制数 (二)八进制数 (三)十六进制数 一、语音信号的数字化 大家都知道，语音信号是模拟信号，而数字程控交换机内部交换的却是数字信号，那么如何使模拟的语音信号数字化，可采用脉冲编码调制的方法，即PCM。我们知道，模拟信号数字化称为模/数（A/D）变换，而把数字信号还原成模拟信号称为数/模（D/A）变换，综合A/D和D/A的一般步骤，图1-3给出了PCM通信的简单模型。 图1-3 PCM 通信的简单模型 （一）抽样 语音信号在时间上是连续的，经过抽样后变成时间上离散的信号。简单的说，抽样就是将模拟信号在时间上离散的过程。抽样上每隔一定的时间间隔T ，在抽样器上接入一个抽样脉冲，通过抽样的脉冲去控制抽样器的开关电路，取出话音信号的瞬间电压值，即样值。如图1-4所示，抽样后的信号称为抽样信号，显然，它可以看作按幅度调制的脉冲信号，即PAM 信号，其幅度的取值仍是连续的，不能用有限个数字来表示，因此抽样值仍是模拟信号。 发送端 接收端 A/D 变换 D/A 变换 图1-4 语音信号的抽样 语音信号抽样后信号所占用的时间被压缩了，这是时分复用技术的必要条件。关于这一点将在本节课第三个内容讲解，但是，用抽样信号代替原信号必须要满足抽样定理，否则样值不能够完全表征原信号。 抽样定理：对于一个具有有限带宽的模拟信号f(t)，其最高频率分量为fm ,则当抽样频率fs ≥ 2fm 时，样值可以完全表征原信号。 我们的语音信号频率在300-3400HZ 之间，根据抽样定理，抽样频率fs=2x3400=6800HZ ，为了留一定的防卫 t t t 抽样脉冲１Ｔ ２Ｔ ３Ｔ ４Ｔ ５Ｔ ６Ｔ自适应差分脉冲编码调制语音编码
自适应编码调制技术在DVB_S2中的应用
脉冲编码PCM调制设计
自适应编码调制
脉冲编码调制(PCM)系统.
LTE调制编码方式
OFDM自适应调制技术综述
脉冲编码调制
自适应差分脉冲编码调制与解调设计
OFDM系统中自适应调制技术的研究
脉冲编码调制及系统
脉冲编码调制的基本原理