移動(dòng)通信抗衰落技術(shù)

移動(dòng)通信抗衰落技術(shù)課件第一頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日2一抗衰落技術(shù)一般來(lái)說(shuō)，為解決移通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，必須搞清三個(gè)問(wèn)題：(1)無(wú)線電信號(hào)在移動(dòng)信道中可能發(fā)生的變化以及發(fā)生這些變化的原因;(2)對(duì)于特定的無(wú)線傳輸技術(shù)，這些變化對(duì)傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)性能有什么影響；(3)有哪些方法或技術(shù)可供用來(lái)克服這些不利影響。第二頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日3一抗衰落技術(shù)為了提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能，采用以下技術(shù)在用來(lái)改進(jìn)接收質(zhì)量：分集接收用來(lái)補(bǔ)償衰落信道損耗信道均衡補(bǔ)償時(shí)分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的碼間干擾（ISI）。信道編碼通過(guò)發(fā)送信息時(shí)加入冗余的數(shù)據(jù)位來(lái)改善通信鏈路的性能。交織編碼智能天線空時(shí)編碼混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳……這些技術(shù)，既可單獨(dú)使用，也可組合使用。第三頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日4分集接收技術(shù)研究如何利用多徑信號(hào)來(lái)改善系統(tǒng)的性能，是抗衰落、提高通信質(zhì)量的一種有效措施。利用多條傳輸相同信息,且具有近似相等的平均信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)和相互獨(dú)立衰落特性的信號(hào)路徑,在接收端對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喜?以便大大降低多徑衰落的影響,從而改善傳輸?shù)目煽啃?第四頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日5二分集接收技術(shù)分集按目的分可以為:宏（macroscopic）分集“多基站”分集,以克服長(zhǎng)期衰落為目的。微（microscopic）分集減小短期衰落影響.空間分集頻率分集時(shí)間分集

場(chǎng)分量分集角度分集極化分集第五頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日分集接收技術(shù)---宏分集把多個(gè)基站設(shè)置在不同的地理位置上和在不同方向上，同時(shí)和小區(qū)內(nèi)的一個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信（可以選用其中信號(hào)最好的一個(gè)基站進(jìn)行通信）。第六頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日7分集接收技術(shù)按信號(hào)的傳輸方式可以分為:顯分集構(gòu)成明顯分集信號(hào)的傳輸方式，多指利用多副天線接收信號(hào)的分集。隱分集分集作用含在傳輸信號(hào)中的方式，在接收端利用信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)分集，它包括交織編碼技術(shù)，跳頻技術(shù)等。隱分集一般用在數(shù)字移動(dòng)通信中。第七頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日8分集接收技術(shù)分集有兩重含義:分散傳輸:使接收端能獲得多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立,攜帶同一信息的衰落信號(hào).集中處理:接收端對(duì)收到的多個(gè)衰落特性互相獨(dú)立（攜帶同一信息）的信號(hào)進(jìn)行特定處理，以降低信號(hào)電平起伏，降低衰落的影響，提高靈敏度的辦法。第八頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日9分集接收技術(shù)多個(gè)衰落特性互相獨(dú)立互相獨(dú)立第九頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日10分集接收技術(shù)--空間分集依據(jù)快衰落的空間獨(dú)立性,即在任意兩個(gè)不同的位置上接收同一信號(hào),只要兩個(gè)位置的距離d大到一定程度,則兩處所收信號(hào)的衰落是不相關(guān)的.理論上,足以保證各接收信號(hào)是不相關(guān)的.實(shí)際中,視地形地物而定,一般市區(qū):郊區(qū):例如900MHz頻段,d=0.27m第十頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日11分集接收技術(shù)--空間分集多傳輸天線第十一頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日12分集接收技術(shù)--空間分集多接收天線第十二頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日13分集接收技術(shù)--空間分集多傳輸天線、多接收天線第十三頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日14分集接收技術(shù)--頻率分集將要傳輸?shù)男畔⒎謩e以不同的載頻發(fā)射出去,只要載頻之間的間隔足夠大(大于相干帶寬),則接收端就可以得到衰落特性不相關(guān)的信號(hào).載頻間隔>Bc如市區(qū)優(yōu)點(diǎn):減少天線數(shù)目缺點(diǎn):占用更多的頻譜資源第十四頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日15分集接收技術(shù)--時(shí)間分集對(duì)于一個(gè)隨機(jī)衰落信號(hào),若對(duì)其振幅進(jìn)行順序抽樣,則在時(shí)間上間隔足夠遠(yuǎn)(大于相干時(shí)間)的兩個(gè)樣點(diǎn)是互不相關(guān)的.所以,將給定的信號(hào)在時(shí)間上相隔一定時(shí)間間隔重發(fā)傳輸M次,只要時(shí)間間隔大于相干時(shí)間,就可以得到M條獨(dú)立的分集支路.要求重發(fā)時(shí)間間隔滿足:

fm:衰落速率對(duì)于移動(dòng)臺(tái)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),時(shí)間分集得益喪失.第十五頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日16分集接收技術(shù)--極化分集在移動(dòng)環(huán)境下,兩個(gè)在同一地點(diǎn)極化方向相互正交的天線發(fā)出的信號(hào)呈現(xiàn)出不相關(guān)衰落特性.因此在收、發(fā)兩端分別裝上垂直極化和水平極化天線，就可以得到兩路衰落特性不相關(guān)的信號(hào)。是空間分集的特殊情況優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間發(fā)射功率要分配到兩副天線上，發(fā)射信號(hào)功率將損失3dB

第十六頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日17分集接收技術(shù)--角度分集使電波通過(guò)幾個(gè)不同路徑，以不同角度到達(dá)接收端，接收端利用方向性天線分別指向不同的信號(hào)到達(dá)方向，每個(gè)方向性天線接收到的多徑信號(hào)是不相關(guān)的。較高頻率時(shí)容易實(shí)現(xiàn)。

第十七頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日18分集接收技術(shù)--場(chǎng)向量分集接收端通過(guò)接收三個(gè)互不相關(guān)的場(chǎng)向量（Ez,Hx,Hy）,可獲得分集增益。適用于較低工作頻段（低于100MHz）。工作頻率較高時(shí)（800-900MHz),空間分集在結(jié)構(gòu)上較易實(shí)現(xiàn)。

第十八頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日19分集接收技術(shù)--合并方式在接收端取得M條相互獨(dú)立的支路信號(hào)以后，可以通過(guò)合并技術(shù)來(lái)得到分集增益。根據(jù)在接收端使用合并技術(shù)的位置不同，可以分為:檢測(cè)前合并技術(shù)檢測(cè)后合并技術(shù)第十九頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日20分集接收技術(shù)--合并方式選擇不同的加權(quán)系數(shù)ak，就構(gòu)成不同的合并方式。選擇合并最大比合并等增益合并線形合并器：假設(shè)M個(gè)獨(dú)立衰落輸入信號(hào)電壓為r1(t)，r2(t),…，rM(t)，則合并器輸出電壓r(t)為第二十頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日21分集接收技術(shù)--合并方式選擇式合并選擇式合并是指檢測(cè)所有分集支路的信號(hào)，以選擇其中信噪比最高的那一個(gè)支路的信號(hào)作為合并器的輸出。在選擇式合并器中，加權(quán)系數(shù)只有一項(xiàng)為1，其余均為0。第二十一頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日22分集接收技術(shù)--合并方式等增益合并接收機(jī)1接收機(jī)212∑信號(hào)包絡(luò)等增益合并無(wú)需對(duì)信號(hào)加權(quán)，各支路的信號(hào)是等增益相加的。等增益合并方式實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，其性能接近于最大比值合并。第二十二頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日23分集接收技術(shù)--合并方式最大比值合并—最佳合并方式每一支路信號(hào)包絡(luò)rk(t)用rk表示。每一支路的加權(quán)系數(shù)ak與信號(hào)包絡(luò)rk成正比而與噪聲功率Nk成反比，即由此可得最大比值合并器輸出的信號(hào)包絡(luò)為第二十三頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日24分集接收技術(shù)--合并方式最大比值合并—最佳合并方式輸出信號(hào)SNR最大可等于各路支路SNR之和信號(hào)包絡(luò)第二十四頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日25分集接收技術(shù)--合并方式開(kāi)關(guān)式合并．開(kāi)關(guān)式合并與選擇合并非常相似，但是它不是總采用M個(gè)支路中信號(hào)最好的支路，而是以一個(gè)固定順序掃描M個(gè)支路，直到發(fā)現(xiàn)某一支路的信號(hào)超過(guò)了預(yù)置的閾值，然后這路信號(hào)將被選中并送至接收機(jī)。一旦這路信號(hào)降低至閾值之下，那么掃描過(guò)程將重新開(kāi)始。第二十五頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日26分集接收技術(shù)--合并方式檢測(cè)前二重開(kāi)關(guān)式合并框圖:第二十六頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日27分集接收技術(shù)--合并方式該分集方式也稱為掃描式分集（ScanningDiversity）或者反饋分集，該方式的優(yōu)點(diǎn)是僅使用一套接收設(shè)備，非常易于實(shí)現(xiàn)。與其他方法相比較，它的抗衰落統(tǒng)計(jì)特性稍差一些。在監(jiān)視接收信號(hào)的瞬時(shí)包絡(luò)，當(dāng)支路1的瞬時(shí)包絡(luò)低于預(yù)定門限時(shí)，將天線開(kāi)關(guān)置到支路2上。若此時(shí)支路2的瞬時(shí)包絡(luò)也低于預(yù)定門限時(shí)，有兩種處理方法：第一種：天線開(kāi)關(guān)在支路1和支路2之間循環(huán)切換，直到一個(gè)支路的包絡(luò)大于預(yù)先設(shè)定的門限；第二種：天線開(kāi)關(guān)停留在支路2上，直到支路2大于預(yù)定門限后，再次低于預(yù)定門限時(shí)，天線開(kāi)關(guān)再轉(zhuǎn)到支路1上。第二十七頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日28分集接收技術(shù)--合并方式上述第二種方法避免了在兩個(gè)支路都低于預(yù)定門限時(shí)，頻繁的開(kāi)關(guān)倒換。它是實(shí)際中通常采用的方法。此時(shí)二重開(kāi)關(guān)式合并后輸出信號(hào)的包絡(luò)如圖。第二十八頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日29分集接收技術(shù)帶反饋的空間分集與切換接收天線相類似，可以通過(guò)切換發(fā)射天線的方法來(lái)獲得合并增益，這種方法稱為帶反饋的空間分集。第二十九頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日分集接收技術(shù)--分集合并性能比較分集接收改善了接收信號(hào)的信噪比，降低了誤碼率。分集合并性能指合并前后信噪比改善程度。分集合并的性能系指合并前、后信噪比的改善程度。為便于比較三種合并方式，假設(shè)它們都滿足下列三個(gè)條件：

(1)每一支路的噪聲均為加性噪聲且與信號(hào)不相關(guān)，噪聲均值為零，具有恒定均方根值；(2)信號(hào)幅度的衰落速率遠(yuǎn)低于信號(hào)的最低調(diào)制頻率；(3)各支路信號(hào)的衰落互不相關(guān)，彼此獨(dú)立。第三十頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日(4-8)選擇式合并器的輸出信噪比，即當(dāng)前選用的那個(gè)支路送入合并器的信噪比。設(shè)有M個(gè)獨(dú)立的Rayleigh衰落信道，每個(gè)信道稱作一個(gè)分集支路，設(shè)第k個(gè)支路的信號(hào)功率為r2k/2，噪聲功率為Nk,可得第k支路的信噪比為1.選擇式合并的性能：第三十一頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日(4-9)通常，一支路的信噪比必須達(dá)到某一門限值γt，才能保證接收機(jī)輸出的話音質(zhì)量(或者誤碼率)達(dá)到要求。如果此信噪比因?yàn)樗ヂ涠陀谶@一門限，則認(rèn)為這個(gè)支路的信號(hào)必須舍棄不用。顯然，在選擇式合并的分集接收機(jī)中，只有全部M個(gè)支路的信噪比都達(dá)不到要求，才會(huì)出現(xiàn)通信中斷。若第k個(gè)支路中γk＜γt的概率為Pk(γk＜γt)，則在M個(gè)支路情況下中斷概率以PM(γS＜γt)表示時(shí)，可得1.選擇式合并的性能：第三十二頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日因此(4-10)(4-11)設(shè)rk的起伏服從瑞利分布，即(4-12)可得由式(4-8)可見(jiàn)，γk≤γt，即r2k/2Nk≤γt，或1.選擇式合并的性能：第三十三頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日則(4-13)如果各支路的信號(hào)具有相同的方差，即各支路的噪聲功率也相同，即N1=N2=…=N(4-14)1.選擇式合并的性能：第三十四頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日并令平均信噪比為，則(4-15)由此可得M重選擇式分集的可通率為(4-16)由于(1-e-γt/γ0)的值小于1，因而在γt/γ0一定時(shí)，分集重?cái)?shù)M增大，可通率T隨之增大。1.選擇式合并的性能：第三十五頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D4-5選擇式合并輸出載噪比累積概率分布曲線1.選擇式合并的性能：由此圖我們可以得出什么結(jié)論？第三十六頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日例:

假定使用4支路分集，每支路收到1個(gè)獨(dú)立的Rayleigh衰落信號(hào)。若信噪比的均值為20dB，判決閾值=10dB.試將此情況與沒(méi)有使用分集的簡(jiǎn)單接收機(jī)相比。解：根據(jù)題意，有：由式(4-15),即M條支路的中斷概率為：1.選擇式合并的性能：第三十七頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日（1）使用4支路分集,即M=4,可得:（2）如果不用分集,令(4-15)式中M=1:比較P4和P1，沒(méi)有使用分集時(shí)的SNR低于閾值的概率要比采用4條分集高三個(gè)數(shù)量級(jí)（或可通率低三個(gè)數(shù)量級(jí)）。1.選擇式合并的性能：第三十八頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日2、最大比率合并的性能：

的大小由各支路SNR來(lái)分配,SNR大的支路權(quán)重大，SNR小的支路權(quán)重小,以實(shí)現(xiàn)最大的SNR.最大比率合并的是由Kahn最先提出，它對(duì)M路信號(hào)進(jìn)行加權(quán)求和。有以下特點(diǎn)：

1)每個(gè)支路有一個(gè)加權(quán)因子第三十九頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日2)各路信號(hào)迭加時(shí)要保證同相位(與選擇分集不同),因而要求每個(gè)支路有放大和調(diào)相電路。2、最大比率合并的性能：

合并信號(hào)為：其中第四十頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日合并信號(hào)的信噪比為：（4-17）2、最大比率合并的性能：

第四十一頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日是單個(gè)支路信噪比的M倍。因此，雖然費(fèi)用和復(fù)雜度要高的多，但實(shí)際中常被采用。2、最大比率合并的性能：

由教材P138-139的討論，可知：（4-21）第四十二頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D4-6最大比值合并分集系統(tǒng)輸出載噪比的累積概率分布曲線2、最大比率合并的性能：

第四十三頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日在同樣條件下，與圖4-5所示的選擇式合并分集系統(tǒng)相比，最大比值合并分集系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗衰落性能。例如，二重分集(M=2)與無(wú)分集(M=1)相比，在超過(guò)縱坐標(biāo)概率為99%情況下有13dB增益，優(yōu)于選擇式合并分集系統(tǒng)(10dB增益)。2、最大比率合并的性能：

第四十四頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日

因?yàn)橛袝r(shí)按需要權(quán)重可調(diào)并不方便，因而出現(xiàn)了等增益合并：

各支路信號(hào)同相后再迭加，但各支路權(quán)重相同。3、等增益合并的性能：合并信號(hào)為：合并信號(hào)輸出信噪比為：其性能比最大比率合并差一些，但比選擇性分集要好很多。（4-24）第四十五頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D4-7等增益合并分集系統(tǒng)載噪比累積概率分布曲線3、等增益合并的性能：第四十六頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日4.三種合并法平均信噪比的改善:圖4-8三種合并方式的與M關(guān)系曲線第四十七頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日平均信噪比的改善，是指分集接收機(jī)合并器輸出的平均信噪比較無(wú)分集接收機(jī)的平均信噪比改善的分貝數(shù)。(1)選擇式合并的改善因子。在選擇式合并方式中，由信噪比γS的概率密度p(γS)可求得平均信噪比為(4-25)4.三種合并法平均信噪比的改善:第四十八頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日在中，p(γS)可由式(4-15)求得，得由4.三種合并法平均信噪比的改善:第四十九頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日將上式代入式(4-25)，得選擇式合并器輸出的平均信噪比為因而平均信噪比的改善因子為(4-28)可見(jiàn)，選擇式合并的平均信噪比改善因子隨分集重?cái)?shù)(M)增大而增大，但增大速率較小。改善因子常以dB計(jì)，即式(4-28)可寫成4.三種合并法平均信噪比的改善:第五十頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日(2)最大比值合并的改善因子。由式(4-20)可知即得最大比值合并的信噪比改善因子為由上式可知，最大比值合并的信噪比改善因子隨分集重?cái)?shù)的增大而成正比地增大。以dB計(jì)時(shí)可寫成4.三種合并法平均信噪比的改善:第五十一頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日(3)等增益合并的改善因子。因?yàn)橐鸭俣ǜ髦沸盘?hào)不相關(guān)，即有以及瑞利分布性質(zhì)確定的及，可得出平均信噪比為等增益合并時(shí)，由式(4-24)可知4.三種合并法平均信噪比的改善:γ0=σ2/N。式中,γ0=σ2/N。第五十二頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日

最后得出等增益合并的信噪比改善因子為或

4.三種合并法平均信噪比的改善:第五十三頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日例

在二重分集情況，試分別求出三種合并方式的信噪比改善因子。解:由式(4-28)可知或由式(4-31)可知或4.三種合并法平均信噪比的改善:第五十四頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日由式(4-35)可知或圖4-8給出了三種合并方式的與M的關(guān)系曲線。由圖可見(jiàn)，在相同分集重?cái)?shù)(即M相同)情況下，以最大比值合并方式改善信噪比最多，等增益合并方式次之；在分集重?cái)?shù)M較小時(shí)，等增益合并的信噪比改善接近最大比值合并。選擇式合并所得到的信噪比改善量最少，其原因在前面已指出過(guò)，在于合并器輸出只利用了最強(qiáng)一路信號(hào)，而其它各支路都沒(méi)有被利用。4.三種合并法平均信噪比的改善:第五十五頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日56分集接收技術(shù)--分集合并性能比較平均信噪比的改善指分集接收機(jī)合并器輸出的平均信噪比較無(wú)分集接收機(jī)的平均信噪比改善的分貝數(shù).平均信噪比改善（dB）分集重?cái)?shù)M最大比值合并等增益合并選擇式合并第五十六頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日57分集接收技術(shù)--分集合并性能比較選擇性合并：設(shè)備簡(jiǎn)單，當(dāng)分集重?cái)?shù)>3,信噪比改善緩慢最大值合并:設(shè)備較復(fù)雜改善信噪比最多等增益合并在分集數(shù)M較小時(shí)，信噪比改善接近最大比合并電路實(shí)現(xiàn)比最大比合并簡(jiǎn)單第五十七頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日58三RAKE接收

RAKE接收機(jī)是利用多個(gè)并行相關(guān)器檢測(cè)多徑信號(hào)，按照一定的準(zhǔn)則合成一路信號(hào)供解調(diào)用的接收機(jī)。一般的分集技術(shù)把多徑信號(hào)作為干擾來(lái)處理，而RAKE接收機(jī)采取變害為利的方法，即利用多徑現(xiàn)象來(lái)增強(qiáng)信號(hào)。第五十八頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日59三RAKE接收…Path1Path2PathNc1(t)c1(t-⊿1)c1(t-⊿N-1)…∫Tb∫∫HolduntilTb+⊿NHolduntilTb+⊿NHolduntilTb+⊿NTbTb+⊿1Tb+⊿N-1……∑decide利用多個(gè)并行相關(guān)器檢測(cè)多徑信號(hào)，按照的準(zhǔn)則合成一路信號(hào)供解調(diào)的接收機(jī)。利用多徑現(xiàn)象來(lái)增強(qiáng)信號(hào)。z(t)TxRx第五十九頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日60三RAKE接收假設(shè)發(fā)端從Tx發(fā)出的信號(hào)經(jīng)N條路徑到達(dá)接收天線Rx。路徑1距離最短，傳輸時(shí)延也最小，依次是第二條路徑，第三條路徑，…，時(shí)延時(shí)間最長(zhǎng)的是第N條路徑。通過(guò)電路測(cè)定各條路徑的相對(duì)時(shí)延差，以第一條路徑為基準(zhǔn)時(shí)，第二條路徑相對(duì)于第一條路徑的相對(duì)時(shí)延差為Δ2，第三條路徑相對(duì)于第一條路徑的相對(duì)時(shí)延差為Δ3，…，第N條路徑相對(duì)于第一條路徑的相對(duì)時(shí)延差為ΔN，且有ΔN＞ΔN-1＞…＞Δ3＞Δ2(Δ1=0)。第六十頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日61三RAKE接收接收端信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)后，送入N各并行相關(guān)器，用戶1的偽碼為c1(t)，各個(gè)相關(guān)器的本地碼分別為c1(t-⊿1)、c1(t-⊿2)、c1(t-⊿3)…，c1(t-⊿n)，信號(hào)經(jīng)過(guò)解擴(kuò)后加入積分器，每次積分時(shí)間為Tb，第一支路的輸出在Tb末尾進(jìn)入電平保持電路，保持到Tb+⊿N,即到最后一個(gè)相關(guān)器于Tb+⊿N設(shè)產(chǎn)生輸出。這樣N個(gè)相關(guān)器的輸出于Tb+⊿N時(shí)刻通過(guò)相加求和電路，再經(jīng)判決電路產(chǎn)生輸出。第六十一頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日各條路徑加權(quán)系數(shù)為1，因此為等增益合并方式。在實(shí)際系統(tǒng)中還可以采用最大比合并或最佳樣點(diǎn)合并方式，利用多個(gè)并行相關(guān)器，獲得各多徑信號(hào)能量，即RAKE接收機(jī)利用多徑信號(hào)，提高了通信質(zhì)量。在實(shí)際系統(tǒng)中，由于每條多徑信號(hào)都經(jīng)受著不同的衰落，具有不同的振幅、相位和到達(dá)時(shí)間。由于相位的隨機(jī)性，其最佳非相干接收機(jī)的結(jié)構(gòu)由匹配濾波器和包絡(luò)檢波器組成。如圖4-10所示，圖中匹配濾波器用于對(duì)c1(t)cosωt匹配。三RAKE接收第六十二頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D4-10最佳非相干接收機(jī)三RAKE接收第六十三頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日如果r(t)中包括多條路徑，則圖4-10的輸出如圖4-11所示。圖中每一個(gè)峰值對(duì)應(yīng)一條多徑。圖中每個(gè)峰值的幅度的不同是由每條路徑的傳輸損耗不同引起的。為了將這些多徑信號(hào)進(jìn)行有效的合并，可將每一條多徑通過(guò)延遲的方法使它們?cè)谕粫r(shí)刻達(dá)到最大，按最大比的方式合并，就可以得到最佳的輸出信號(hào)。然后再進(jìn)行判決恢復(fù)，發(fā)送數(shù)據(jù)。采用橫向?yàn)V波器來(lái)實(shí)現(xiàn)上述時(shí)延和最大比合并，如圖4-12所示。三RAKE接收第六十四頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D4-11最佳非相干接收機(jī)的輸出波形三RAKE接收第六十五頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D4-12實(shí)現(xiàn)最佳合并的橫向?yàn)V波器三RAKE接收第六十六頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日67例：兩路RAKE接收機(jī)兩個(gè)等強(qiáng)度的多徑信號(hào)的等增益合并波形t=0y(t)y(t-2tc)z(t)000第六十七頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日68例：兩路RAKE接收機(jī)路徑1的解擴(kuò)波形t=0z(t)c1(t)Tb2Tb3Tb4Tb5Tbt01100z(t)c1(t)01第六十八頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日69例：兩路RAKE接收機(jī)t=0z(t)c1(t-2Tc)Tb2Tb3Tb4Tb5Tbt01100z(t)c1(t-2Tc)2Tc路徑2的解擴(kuò)波形第六十九頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日70例：兩路RAKE接收機(jī)Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Path1integratoroutput+4+4-8+8+12Path2integratoroutput+8-8-12-4+12Sumofintegratoroutputs12-4-20+4+24Detectedbitvalues01100發(fā)送的比特01100第七十頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日信道編碼技術(shù)在移動(dòng)信道上,誤碼有兩種類型:隨機(jī)性誤碼:單個(gè)碼元錯(cuò)誤,并且隨機(jī)發(fā)生,主要由噪聲引起;突發(fā)性誤碼:連續(xù)數(shù)個(gè)碼元發(fā)生錯(cuò)誤,主要由于衰落或陰影造成因此,信道誤碼應(yīng)有克服這兩類誤碼的能力.信道編碼主要是為了糾錯(cuò),也叫前向糾錯(cuò)(FEC:Forwarderrorcorrecting)第七十一頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日信道編碼技術(shù)__線性分組碼線性分組碼在一個(gè)碼字中,監(jiān)督元只由本組的信息碼元來(lái)決定.(n,k)碼:信息碼元監(jiān)督碼元編碼效率:k/n第七十二頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日信道編碼技術(shù)__線性分組碼循環(huán)碼:任一碼字每一次向左(或向右)循環(huán)移位,就可以得到另一碼字.BCH碼能糾正多個(gè)隨機(jī)差錯(cuò)的特殊循環(huán)碼碼長(zhǎng)為n=2m-1(m為正整數(shù))R-S碼一種多進(jìn)制的BCH碼從二進(jìn)制碼元來(lái)看,有糾正突發(fā)錯(cuò)誤的能力第七十三頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日信道編碼技術(shù)__卷積編碼技術(shù)卷積編碼技術(shù)任一組的監(jiān)督碼元不僅與本組信息碼元有關(guān),而且還和前面若干組的信息碼元有關(guān)是一種特殊的分組碼糾錯(cuò)能力較強(qiáng),能糾隨機(jī)和突發(fā)錯(cuò)誤.Yk碼率為1/2約束長(zhǎng)度k=4生成多項(xiàng)式:g1=37,g2=21第七十四頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日信道編碼技術(shù)__卷積編碼技術(shù)例:100++u1u21u1u211010++u1u20u1u210101++u1u21u1u200010++u1u20u1u210001++u1u20u1u2111011110001011第七十五頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日*信道編碼技術(shù)_Turbo編碼技術(shù)Turbo編碼技術(shù)無(wú)論是從信息論還是從編碼理論看,要想提高編碼的性能,就必須加大編碼中具有約束關(guān)系的序列長(zhǎng)度.但是直接提高分組碼編碼長(zhǎng)度或卷積碼約束長(zhǎng)度都使系統(tǒng)的復(fù)雜性急劇上升.Forney提出了級(jí)聯(lián)碼的概念以多個(gè)短碼來(lái)構(gòu)造長(zhǎng)碼,既能減小譯碼復(fù)雜性,又能得到等效長(zhǎng)碼的性能級(jí)聯(lián)碼研究的一個(gè)成果:Turbo碼第七十六頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日信道編碼技術(shù)__Turbo編碼技術(shù)1993年C.Berrou等人提出基本思想由兩個(gè)或更多的遞歸系統(tǒng)卷積編碼器（RSC）并行組成，在兩個(gè)RSC之間加入交織器兩個(gè)遞歸系統(tǒng)卷積碼子編碼器的輸出由于交織而不具有相關(guān)性，從而可以互相利用對(duì)方提供的先驗(yàn)信息（extrinsicinformation）.*第七十七頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日信道編碼技術(shù)__Turbo編碼技術(shù)OneRSCencoderwithmemoryM=4obtainedfromanNSCencoderdefinedbygeneratorsG1=37,G2=21*第七十八頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日信道編碼技術(shù)__Turbo編碼技術(shù)Turboencoderexample*第七十九頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日信道編碼技術(shù)__Turbo編碼技術(shù)Turbo碼性能*第八十頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日交織編碼技術(shù)

Interleaving把一個(gè)較長(zhǎng)的突發(fā)差錯(cuò)離散成隨機(jī)差錯(cuò),再用糾正隨機(jī)差錯(cuò)的編碼(FEC)技術(shù)消除隨機(jī)差錯(cuò).交織編碼過(guò)程是將FEC碼子序列按行寫入而按列讀出.交織深度越大,離散度越大,抗突發(fā)差錯(cuò)能力越強(qiáng).第八十一頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日InformationtobetransmittedSourcecodingChannelcodingModulationTransmitterChannelInformationreceivedSourcedecodingChanneldecodingDemodulationReceiverChannelcodingChanneldecodingInterleavingDe-Interleaving第八十二頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日交織編碼技術(shù)以分組碼(7,3)為例:寫入讀出行數(shù)123M交織編碼輸出序列為:交織編碼矩陣:第八十三頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日交織編碼技術(shù)交織編碼輸出序列為:傳輸中出現(xiàn)突發(fā)錯(cuò)誤則經(jīng)解交織后,每一FEC碼子中只發(fā)生2位差錯(cuò).當(dāng)糾錯(cuò)能力時(shí),即可消除差錯(cuò).第八十四頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日Interleaving(Example)0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,…TransmittingData0,1,0,00,1,0,00,1,0,01,0,0,0ReadWriteDe-Interleaving0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,…OutputDataBursterrorDiscreteerror第八十五頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日交織編碼技術(shù)若FEC糾錯(cuò)能力為t時(shí),交織編碼可糾正一次突發(fā)差錯(cuò)的長(zhǎng)度為:即可糾正t次突發(fā)差錯(cuò)長(zhǎng)度為M位的差錯(cuò).交織深度M越大,交織編碼處理時(shí)間也越長(zhǎng),即是以時(shí)間為代價(jià)的.交織編碼屬于時(shí)間隱分集.第八十六頁(yè)，共九十四頁(yè)，2022年，8月28日信道均衡技術(shù)所謂均衡就是接收端的均衡器產(chǎn)生與信道特性相反的特性，用來(lái)抵消信道的時(shí)變多徑傳播特性引起的干擾。即通過(guò)均衡器消除時(shí)間和信道的選擇性。用于解決符號(hào)間干擾的問(wèn)題，適用于信號(hào)不可分離多徑的條件下，且時(shí)延擴(kuò)展遠(yuǎn)