無(wú)人機(jī)集群技術(shù)-智能組網(wǎng)與協(xié)同 課件 第3章 無(wú)人機(jī)集群通信物理層技術(shù)

國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流本科課程《無(wú)人機(jī)集群技術(shù)》第三章

無(wú)人機(jī)集群通信物理層技術(shù)目錄3.1通信系統(tǒng)組成模型3.2通信的基本方式和復(fù)用方式3.3信息及其度量3.4數(shù)字調(diào)制3.5信道編碼3.6無(wú)線鏈路預(yù)算3.7本章小結(jié)通信系統(tǒng)組成模型3.13.1什么是通信4通信系統(tǒng)的一般模型

通信是指將信息從一地傳輸?shù)搅硪坏兀赐瓿尚畔鬏敗Ｐ畔⒆鳛橐环N資源，只有通過(guò)廣泛地傳播、交流與共享，才能產(chǎn)生利用價(jià)值。

而通信作為傳輸信息的手段，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和微電子等技術(shù)，正向著智能化、高速化、寬帶化、移動(dòng)與個(gè)人化等方向飛速發(fā)展。通信的定義3.15通信系統(tǒng)的一般模型1.消息：信息的一種外在表現(xiàn)形式。如包含有信息的語(yǔ)言、文字和圖像等。同一信息可以用不同的消息來(lái)載荷，如某一事件，可以用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)，也可以用文字來(lái)描述。2.信息：對(duì)接收者來(lái)說(shuō)事先不確定的事件。接收者在收到信息之前，對(duì)它的內(nèi)容是不知道的，所以信息是新知識(shí)、新內(nèi)容；信息的獲得能使某一事件的不確定性減少；信息是可以量度的。3.信號(hào)：表示消息的物理量。電信號(hào)，光信號(hào)。單從傳輸?shù)慕嵌?，三者是等價(jià)的。

消息、信息和信號(hào)3.16通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)一般模型信源信道信宿發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備噪聲源3.17通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)一般模型信源信道信宿發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備噪聲源產(chǎn)生需傳輸?shù)南?.18通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)一般模型信源信道信宿發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備噪聲源發(fā)送設(shè)備：加工信號(hào)將消息轉(zhuǎn)換為合適在信道傳輸?shù)男盘?hào)3.19通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)一般模型信源信道信宿發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備噪聲源信道：傳輸媒介(有線信道&無(wú)線信道3.110通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)一般模型信源信道信宿發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備噪聲源接收設(shè)備：減小噪聲及干擾的影響，把信號(hào)轉(zhuǎn)換為信宿能接收的信號(hào)3.111通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)一般模型信源信道信宿發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備噪聲源消息傳輸?shù)哪康牡?.112通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)一般模型信源信道信宿發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備噪聲源通常用等效噪聲源來(lái)表示3.113信號(hào)的特點(diǎn)及分析域頻域：大多數(shù)的信息信號(hào)是低通型的帶限信號(hào)，頻譜集中在低頻段，稱為基帶信號(hào)或低通型信號(hào)。

電話300～3400Hz；電視0～6MHz；調(diào)幅廣播300KHz～3MHz時(shí)域：

模擬基帶信號(hào)

信號(hào)的某一個(gè)參量可以取無(wú)限多個(gè)值，且與消息直接對(duì)應(yīng)。

數(shù)字基帶信號(hào)

信號(hào)的某一個(gè)參量只能取有限個(gè)值，且通常不直接與消息對(duì)應(yīng)。。3.114模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)載荷信息的信號(hào)參量取值是連續(xù)（不可數(shù)、無(wú)窮多）的，并且直接與消息對(duì)應(yīng)。模擬信號(hào)有時(shí)也稱連續(xù)信號(hào)，這里連續(xù)的含義是指信號(hào)載荷的消息的參量連續(xù)變化，在某一取值范圍內(nèi)可以取無(wú)窮多個(gè)值，而不一定在時(shí)間上也連續(xù)。模擬信號(hào)3.115模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)載荷信息的信號(hào)參量為有限個(gè)取值，并且常常不直接或者不準(zhǔn)確地與消息對(duì)應(yīng)，如計(jì)算機(jī)輸出的信號(hào)。最典型的數(shù)字信號(hào)是只有兩種取值的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)3.116數(shù)字通信系統(tǒng)模型以數(shù)字信號(hào)作為載體傳送信息的通信系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)信

源信道聲噪信源編碼信道編碼調(diào)制器解調(diào)器信道譯碼信源譯碼信宿同步系統(tǒng)加密解密交織解交織ASKFSKPSKDPSK3.117信源編碼與信道編碼

信源編（譯）碼

a）變換信源信號(hào)的表達(dá)方式，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字基帶信號(hào)，使其便于傳輸。

b）壓縮信源信號(hào)的冗余成分，提高系統(tǒng)的傳輸效率。

A/D轉(zhuǎn)換、波形變換、參數(shù)編碼等

信道編（譯）碼通過(guò)有目的的增加信息的冗余度，使系統(tǒng)具有一定的糾檢錯(cuò)能力，提高系統(tǒng)傳輸信息的質(zhì)量。

分組碼、卷積碼、級(jí)聯(lián)碼等3.118數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

抗干擾能力強(qiáng)，特別是在中繼傳輸時(shí)更為明顯。可以進(jìn)行差錯(cuò)控制，因而提高了信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

便于使用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，存儲(chǔ)和變換從而提高信息傳輸?shù)撵`活性。

便于加密，實(shí)現(xiàn)保密信息傳輸。

易于和其他系統(tǒng)配合使用，構(gòu)成一個(gè)靈活，通用，多功能的綜合業(yè)務(wù)信息傳輸網(wǎng)。3.119通信的基本方式和復(fù)用方式3.2通信的基本方式1.單工通信：?jiǎn)喂ねㄐ攀侵赶⒅荒軉畏较騻鬏數(shù)墓ぷ鞣绞?，通信雙方中只有一個(gè)可以進(jìn)行發(fā)送，另一個(gè)只能接收，如廣播、遙測(cè)、遙控、無(wú)線尋呼等。對(duì)于點(diǎn)到點(diǎn)之間的通信，按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系，通信方式可分為單工、半雙工及全雙工通信。2.半雙工通信：半雙工通信是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式。例如，使用同一載頻的普通對(duì)講機(jī)，問(wèn)詢及檢索等。3.全雙工通信：全雙工通信是指通信雙方可同時(shí)收發(fā)消息的工作方式。一般來(lái)說(shuō)全雙工通信的信道必須是雙向信道，利用頻分雙工、時(shí)分雙工等技術(shù)進(jìn)行雙向同時(shí)通信。電話是全雙工通信一個(gè)常見(jiàn)的例子。3.221通信的基本方式3.222通信的基本方式FDD：頻分雙工TDD：時(shí)分雙工3.223常用的復(fù)用方式復(fù)用指多路信號(hào)利用同一個(gè)信道同時(shí)進(jìn)行獨(dú)立傳輸，是通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。其目的是為了充分利用信道的資源，提高信道的利用率。目前傳輸多路信號(hào)基本復(fù)用方式有：

頻分復(fù)用（Frequency-divisionmultiplexing,FDM）

時(shí)分復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing,TDM）

碼分復(fù)用（CodeDivisionMultiplexing,CDM）

空分復(fù)用（SpaceDivisionMultiplexing,SDM）3.224常用的復(fù)用方式2.時(shí)分復(fù)用以信道傳輸時(shí)間作為分割對(duì)象，通過(guò)脈沖調(diào)制的方法分配互不重疊的時(shí)間片段（時(shí)隙）的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。如今時(shí)分復(fù)用比頻分復(fù)用的應(yīng)用更為廣泛。1.頻分復(fù)用按頻率來(lái)劃分信道的復(fù)用方式，用頻譜搬移的方法使多路信號(hào)占據(jù)不同的頻帶進(jìn)行信號(hào)傳輸，每一個(gè)子信道傳輸一路信號(hào)。4.空分復(fù)用利用空間分割來(lái)實(shí)現(xiàn)多路通信的一種復(fù)用方式，其利用陣列天線形成不同波束實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用。3.碼分復(fù)用用正交的編碼分別攜帶不同信號(hào)的復(fù)用方式，各碼型間彼此不會(huì)造成干擾。3.225頻分多路復(fù)用（FDM）通過(guò)分配多個(gè)子信道來(lái)實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用（調(diào)制實(shí)現(xiàn)頻譜搬移）3.226時(shí)分多路復(fù)用（TDM）通過(guò)分配互不重疊的時(shí)隙來(lái)實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。3.227碼分多路復(fù)用（CDM）通過(guò)不同碼字來(lái)區(qū)分各路原始信號(hào)的一種復(fù)用方式。FrequencyCDMPowerTime碼1碼2碼3碼43.228空分多路復(fù)用（SDM）利用陣列天線，形成不同波束來(lái)實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。3.229多種多路復(fù)用方式聯(lián)合使用頻域(FDM)EnergyTimeFDMFrequencyCDMTDM業(yè)務(wù)分配到干擾最小的時(shí)隙時(shí)域(TDM)空域(SDM)業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)的分配到干擾最小的頻率上自適應(yīng)智能天線技術(shù)選擇最佳解耦方向碼域(CDM)動(dòng)態(tài)分配不同的碼字3.230信息及其度量3.3信息量信息量的定義

假設(shè)信源是由q個(gè)離散符號(hào)S1，S2，···，Si，···，Sq所組成的符號(hào)集合，集合中的每個(gè)符號(hào)是獨(dú)立的，其中任一符號(hào)Si對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的概率為P(Si)，并且0≤P(Si)≤1，ΣP(Si)=1。那么，符號(hào)Si含有的信息量記為I(Si)，則：

上述的對(duì)數(shù)底為2，則信息量I(Si)的單位為比特（bit）

二元制等概信源。此時(shí)信源符號(hào)僅有“0”和“1”，并且對(duì)應(yīng)的概率均為0.5，根據(jù)信息量的定義：3.332信息量信源的熵一般來(lái)說(shuō)，信源里各符號(hào)出現(xiàn)的概率并不相等，那么各符號(hào)所含信息量各不相同。如果先后相繼發(fā)出的符號(hào)互不相關(guān)，即統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，其信源符號(hào)平均信息量記為H(S)稱為該信源的熵。3.333信息量信源的熵H(S)稱為該信源的熵。熵有如下性質(zhì)：（1）熵的物理概念是信源每個(gè)符號(hào)的平均信息量，單位是比特/符號(hào)。（2）熵是非負(fù)的，最小為零。（3）當(dāng)信源符號(hào)等概時(shí)，熵有最大值，記為。式中，q為信源符號(hào)個(gè)數(shù)。（4）只要信源各符號(hào)不等概，則H(S)<Hmax(S)。信源冗余：3.334信息量信息速率信源發(fā)出的信息是以信號(hào)的形式通過(guò)信道進(jìn)行傳送的，單位時(shí)間通過(guò)信道的平均信息量稱為信息速率，記為：式中，TB是每個(gè)符號(hào)持續(xù)的時(shí)間。當(dāng)信源的熵取最大值時(shí)，信息速率也達(dá)到最大，即：式中Rb,max也稱為信道容量，它是信道最大無(wú)誤信息速率。3.335香農(nóng)公式香農(nóng)公式1.

假設(shè)信道的帶寬為B(Hz)，信道輸出的信號(hào)功率為S(W)及輸出加性帶限高斯白噪聲功率為N(W)，則信道的信道容量為上式是信息論中著名的香農(nóng)（Shannon）公式。2.香農(nóng)公式的另一形式：若噪聲單邊功率譜密度為n0，噪聲功率N=n0B

，則3.336香農(nóng)公式a)增大信號(hào)功率S可以增加信道容量C。若信號(hào)功率S趨于無(wú)窮大時(shí)，則信道容量C也趨于無(wú)窮大b)減小噪聲功率譜密度n0

也可以增加信道容量C。若n0趨于零，則C趨于無(wú)窮大（1）在給定B、S/N的情況下，信道的極限傳輸能力為C，而且此時(shí)能夠做到無(wú)差錯(cuò)傳輸（即差錯(cuò)率為零）。（2）提高信道容量的方法:3.337香農(nóng)公式當(dāng)信道帶寬B趨于無(wú)窮大時(shí)，信道容量C的極限值為c)

增大信道帶寬B可以增加信道容量C，但不能使信道容量C無(wú)限制地增大。 3.338S/N與Eb/n0之間的關(guān)系

設(shè)噪聲為高斯白噪聲，單邊功率譜密度為n0，帶通濾波器的等效矩形帶寬為B，則信噪比為：

式中，S為信號(hào)平均功率，T為碼元時(shí)間寬度。3.339數(shù)字調(diào)制3.4基本的數(shù)字調(diào)制方式3種基本形式的數(shù)字調(diào)制：振幅鍵控、頻率鍵控和相位鍵控。數(shù)字調(diào)制的調(diào)制信號(hào)是數(shù)字基帶信號(hào)，相應(yīng)的數(shù)字已調(diào)信號(hào)的被調(diào)參數(shù)取離散的有限個(gè)值，因此數(shù)字調(diào)制產(chǎn)生的波形種類有限；數(shù)字信號(hào)接收的任務(wù)就是要識(shí)別那種數(shù)字波形是否存在，因此抽樣判決器對(duì)數(shù)字信號(hào)的接收是必不可少的；在對(duì)調(diào)制性能研究中，數(shù)字調(diào)制討論誤碼率；數(shù)字調(diào)幅、數(shù)字調(diào)頻和數(shù)字調(diào)相，分別稱為振幅鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）和相位鍵控（PSK），它們是最基本的數(shù)字調(diào)制方式。3.441基本的數(shù)字調(diào)制方式—ASK振幅鍵控是用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波信號(hào)的振幅，這是一種最古老的調(diào)制方式。振幅鍵控（ASK）幅度調(diào)制（ASK）3.442ASK有兩種實(shí)現(xiàn)方法：模擬調(diào)制法和鍵控法。振幅鍵控（ASK）ASK信號(hào)調(diào)制器原理圖基本的數(shù)字調(diào)制方式—ASK3.443FSK信號(hào)的產(chǎn)生有兩種方法，直接調(diào)頻法和頻率鍵控法。頻率鍵控（FSK）頻率鍵控法原理圖基本的數(shù)字調(diào)制方式—FSK3.444相位鍵控分成絕對(duì)移相CPSK和相對(duì)移相DPSK兩種。在二進(jìn)制CPSK中，我們規(guī)定數(shù)字基帶信號(hào)為“0”碼時(shí)，已調(diào)信號(hào)相對(duì)于載波的相位為π；數(shù)字基帶信號(hào)為“1”碼時(shí)，已調(diào)信號(hào)相對(duì)于載波相位為同相。按此規(guī)定，2CPSK信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式為：CPSK波形相位是相對(duì)于載波相位而言的。因此畫(huà)CPSK波形時(shí)，必須先把載波畫(huà)好，然后根據(jù)相位的規(guī)定，才能畫(huà)出它的波形。相位鍵控（PSK）基本的數(shù)字調(diào)制方式—PSK3.445基本的數(shù)字調(diào)制方式2CPSK信號(hào)實(shí)際上相當(dāng)于抑制載波的雙邊帶信號(hào)。因此，它可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的調(diào)幅信號(hào)。2CPSK產(chǎn)生2PSK信號(hào)調(diào)制原理框圖3.446基本的數(shù)字調(diào)制方式相對(duì)移相記為DPSK，它是利用前后碼之間載波相位的變化表示數(shù)字基帶信號(hào)的。所謂相位變化又有兩種定義方法，這就是向量差和相位差。相位鍵控（PSK）相位模糊絕對(duì)移相波形規(guī)律比較簡(jiǎn)單。而相對(duì)形相波形規(guī)律比較復(fù)雜，那么為什么還要提出相對(duì)移相的概念呢？絕對(duì)移相在解調(diào)時(shí)，必須要先恢復(fù)載波，才能恢復(fù)基帶信號(hào)。由于接收端恢復(fù)載波常常要采用二分頻電路，存在相位模糊，這樣就給絕對(duì)移相信號(hào)的解調(diào)帶來(lái)困難。而相對(duì)移相與載波相位無(wú)直接關(guān)系，因此在實(shí)際設(shè)備中，相對(duì)移相得到了廣泛運(yùn)用。3.447信道編碼3.5信道編碼類型按照不同角度，可分為不同類型：按照差錯(cuò)控制編碼的用途不同可分為檢錯(cuò)碼、糾錯(cuò)碼和糾刪碼。按照監(jiān)督碼元和信息碼元之間的關(guān)系可分為線性碼和非線性碼。按照對(duì)信息元處理方式的不同可分為分組碼和卷積碼。按照碼組中信息碼元編碼前后是否相同可分為系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼。3.549

前向糾錯(cuò)（ForwardErrorCorrection,FEC）：發(fā)端發(fā)送糾錯(cuò)碼，接收端的譯碼器能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤。

檢錯(cuò)重發(fā)（AutomaticRepeatRequest,ARQ）：發(fā)端發(fā)出檢錯(cuò)碼，通過(guò)前向信道送往接收端，收端的譯碼器判決后將判決信號(hào)由反向信道送回發(fā)端，發(fā)端重發(fā)有錯(cuò)的消息，直至正確接受為止。

混合糾錯(cuò)（HybridErrorCorrection,HEC）：當(dāng)收端收到少量錯(cuò)碼時(shí)，在收端直接糾正，即采用前向糾錯(cuò)；當(dāng)錯(cuò)碼太多，則采用檢錯(cuò)重發(fā)。

信息反饋（InformationFeedback,IF）：收端將接收消息原封不動(dòng)地送回發(fā)端，由發(fā)端將反饋信息和原發(fā)送信息進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤進(jìn)行重發(fā)。差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制分類3.550信道編碼中的術(shù)語(yǔ)—編碼效率1.碼長(zhǎng)碼組（又稱碼字或碼矢）中編碼的總位數(shù)稱為碼組的長(zhǎng)度，簡(jiǎn)稱碼長(zhǎng)。如“1101”碼長(zhǎng)為4，“10110”碼長(zhǎng)為5。2.碼重

碼組中“1”碼元數(shù)目稱為碼組的重量，簡(jiǎn)稱碼重。如“11010”碼重為3。3.編碼效率分組碼一般可用符號(hào)（n，k）表示，其中k是碼組中信息碼元的數(shù)目，n是碼組的長(zhǎng)度，則監(jiān)督碼元的數(shù)目r為（n-k）。那么編碼效率R可表示為3.5514.碼距兩個(gè)等長(zhǎng)碼組之間對(duì)應(yīng)位上數(shù)字不同的位數(shù)稱為碼組的距離，簡(jiǎn)稱碼距，又稱漢明距離。如“11010”和“10110”有兩個(gè)對(duì)應(yīng)位不同，故碼距為2。

最小碼距與糾/檢錯(cuò)能力有著密切關(guān)系，它們之間的關(guān)系可歸納如下：（1）檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距（2）糾正t個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距（3）糾正t個(gè)錯(cuò)碼，同時(shí)檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距信道編碼中的術(shù)語(yǔ)—最小碼距3.552卷積碼屬于非分組碼、多碼段相關(guān)、糾錯(cuò)能力較強(qiáng)的前向糾錯(cuò)碼。

我們將卷積碼記作(n,k,N)。碼率則仍定義為k/n。卷積碼在編碼時(shí)雖然也是把k個(gè)比特的信息段編成n個(gè)比特的碼組，但是監(jiān)督碼元不僅和當(dāng)前的k比特信息段有關(guān)，而且還同前面m=(N–1)個(gè)信息段有關(guān)。并將N稱為編碼約束長(zhǎng)度。11.2常用的簡(jiǎn)單編碼卷積碼3.553（2，1，3）的卷積碼編碼器的結(jié)構(gòu)（2，1，3）卷積碼編碼器包含三級(jí)移位寄存器，其中第3級(jí)為當(dāng)前輸入，第1、2級(jí)表示當(dāng)前狀態(tài)，表示狀態(tài)的二進(jìn)制數(shù)，先輸入的比特在前，后輸入的比特在后。11.2常用的簡(jiǎn)單編碼卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)3.554卷積碼的狀態(tài)可用網(wǎng)格圖表示：11.2常用的簡(jiǎn)單編碼卷積碼的狀態(tài)表示3.555作為概率譯碼的一種，維特比(Viterbi)譯碼算法被廣泛采用?；谧畲笏迫恍蛄泄烙?jì)的維特比譯碼過(guò)程是基于網(wǎng)格圖的。11.2常用的簡(jiǎn)單編碼維特比譯碼算法3.556假設(shè)編碼器的輸入序列為：100100011…，則編碼器的輸出序列為：111011111011001101…接收序列為誤碼序列為Y=110011110011001101…。11.2常用的簡(jiǎn)單編碼維特比譯碼過(guò)程3.557假設(shè)編碼器的輸入序列為：100100011…，則編碼器的輸出序列為：111011111011001101…接收序列為誤碼序列為Y=110011110011001101…。11.2常用的簡(jiǎn)單編碼維特比譯碼過(guò)程3.55811.2常用的簡(jiǎn)單編碼維特比譯碼過(guò)程3.5假設(shè)編碼器的輸入序列為：100100011…，則編碼器的輸出序列為：111011111011001101…接收序列為誤碼序列為Y=110011110011001101…。5911.2常用的簡(jiǎn)單編碼維特比譯碼過(guò)程3.5假設(shè)編碼器的輸入序列為：100100011…，則編碼器的輸出序列為：111011111011001101…接收序列為誤碼序列為Y=110011110011001101…。6011.2常用的簡(jiǎn)單編碼維特比譯碼過(guò)程3.5假設(shè)編碼器的輸入序列為：100100011…，則編碼器的輸出序列為：111011111011001101…接收序列為誤碼序列為Y=110011110011001101…。6111.2常用的簡(jiǎn)單編碼維特比譯碼過(guò)程3.5假設(shè)編碼器的輸入序列為：100100011…，則編碼器的輸出序列為：111011111011001101…接收序列為誤碼序列為Y=110011110011001101…。62Turbo碼Turbo碼又稱并行級(jí)連卷積碼（PCCC）。它是前人工作的巧妙綜合與發(fā)展，其基本思想就在于利用短碼的并聯(lián)來(lái)構(gòu)造長(zhǎng)碼，譯碼時(shí)再轉(zhuǎn)化為短碼來(lái)譯碼，并利用了循環(huán)迭代的思想。Turbo碼譯碼性能可以接近香農(nóng)公式極限。利用兩個(gè)碼率為1/2的卷積碼并聯(lián)的Turbo碼在AWGN信道上的誤比特率（BER）可以達(dá)到10-5，達(dá)到了近Shannon限的性能。由于Turbo碼的上述優(yōu)異性能并不是從理論研究的角度給出的，而僅是計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果。因此，Turbo碼的理論基礎(chǔ)還不完善。3.563它由2個(gè)成員碼編碼器、1個(gè)交織器和1個(gè)刪余復(fù)接器組成。Turbo碼Turbo碼編碼器Turbo碼編碼器3.564譯碼器1完成對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的譯碼并經(jīng)過(guò)交織后，由譯碼器2進(jìn)行譯碼，經(jīng)過(guò)解交織，由譯碼器1完成再譯碼，如此反復(fù)迭代，直至正確譯碼或不能再糾正錯(cuò)誤為止。Turbo碼Turbo碼譯碼器Turbo碼譯碼器3.565使用Turbo碼存在一定的誤差底限。對(duì)于固定交織長(zhǎng)度的Turbo碼，其誤差底限可根據(jù)不同的交織規(guī)則在10-4到10-9之間變化。存在這種誤差底限的主要原因是由于Turbo碼的設(shè)計(jì)并不是絕對(duì)的長(zhǎng)隨機(jī)碼。對(duì)于中等交織長(zhǎng)度的情況，交織后的序列與交織前的序列相關(guān)性越小，則Turbo碼越接近隨機(jī)碼，對(duì)應(yīng)的誤差底限就越低。Turbo碼Turbo碼誤差底限3.566無(wú)線鏈路預(yù)算3.6鏈路預(yù)算舉例3.6假設(shè)某型通信系統(tǒng)：采用時(shí)分體制，預(yù)留保護(hù)時(shí)隙，同時(shí)考慮時(shí)間同步開(kāi)銷，實(shí)際信道傳輸速率為18.4Mbps。無(wú)線鏈路采用Turbo編碼，QPSK調(diào)制，OFDM傳輸體制，考慮解調(diào)損失及信道編碼增益，下行接收機(jī)Eb/n0取7dB。收/發(fā)信機(jī)噪聲系數(shù)為