变参信道特性的改善.ppt

第三章 信道与干扰,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,主要内容,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,变参信道特性的改善,变参信道对信号传输的最大危害是多径传播引起的快衰落现象和多径时延。 为了抗快衰落通常可采用多种措施，较为有效且常用的抗衰落措施就是分集接收技术 分集接收 分集方法 合并方式,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,分集接收,分集接收就是设法取得n组相互独立的信号，再按适当的方法集中起来，以便衰落强度相互补偿，使总的接收信号比较平稳，从而克服或减弱信号包络的起伏。 采用分集接收的信号质量可以大大提高，变参信道中分集接收是抗快衰落的有效方法。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,变参信道特性的改善,分集接收 分集方法 合并方式,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,分集方式,空间分集 极化分集 角度分集 频率分集 时间分集,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,空间分集,收端使用n付同样的天线，将它们安置在有一定距离的不同位置，以降低不同天线接收信号间的相关性。,分集 接收,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,空间分集,天线放置的位置不同，效果也不同 包含电离层反射和对流层散射媒质的信道，直立方向和水平垂直相关系数的速率降低得较快。 若天线间隔达到100个波长左右，就可以认为两天线接收信号完全不相关了。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,空间分集,通常情况下，分集天线数（分集重数）越大，性能越好 但是当分集重数增加到一定数量以后，分集重数对性能的改善能力将越来越差 在考虑分集重数时不能一味求多，造成不必要的浪费，一般情况下多采用24付天线，我们称之为二一四置空间分集。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,分集方式,空间分集 极化分集 角度分集 频率分集 时间分集,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,极化分集,有时候衰落的部分原因是由于信号通过传输媒质极化方向发生了变化。 在短波电离层反射信道中，接收信号的水平极化分量和垂直极化分量间的相关性很小。 可用两个位置很近，但极化方向不同的天线分集接收信号。 在对流层散射和微波视距信道中，水平极化和垂直极化电波之间的相关系数接近于1，此时不能用极化分集。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,分集方式,空间分集 极化分集 角度分集 频率分集 时间分集,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,角度分集,利用天线波束指向不同方向间隔增大而相关性减小的特性进行分集。 为了实现角度分集，收发天线都应该具有不止个波束，以便按不同角度时传输该信息 在微波波段，分集的角度间隔可能在零点几度 这种方法现在用得不多。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,分集方式,空间分集 极化分集 角度分集 频率分集 时间分集,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,频率分集,利用同一途径传输的两个不同载波的包络的相关系数随其频率间隔的增加而减小的特性进行分集 如载频差大于最大多径时延的倒数时，可认为不同载波的信号基本上不相关，这样我们可按不同的频率进行分集。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,频率分集,当载波频率间隔大于相关带宽时 可以认为接收信号的衰落是相互独立的 载波频率间隔应满足,载波频率间隔,相关带宽,最大多径时延差,例：移动通信工作频率900MHz，典型最大多径时延差为5s,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,分集方式,空间分集 极化分集 角度分集 频率分集 时间分集,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,时间分集,时间分集是将同一信号在不同的时间区间多次重发 只要各次发送的时间间隔足够大，各次发送信号所出现的衰落将是相互独立的，得到的n个信号便不相关。 时间分集主要用于衰落信道中传输数字信号。 重复发送的时间间隔应满足：,衰落频率,运动速度,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,时间分集,若目标静止，则v=0，此时重复发送时间间隔为无穷大 时间分集对于静止目标来说是无效的。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,变参信道特性的改善,分集接收 分集方法 合并方式,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,合并方式,采用分集方式，在接收端可以得到个衰落特性相互独立的信号 所谓合并就是根据某种方式把得到的个独立衰落信号相加后合并输出，从而获得分集增益。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,合并方式,选择不同的加权系数，就可得到不同的合并方式 只有选择适当的合并方法进行合并，才能克服快衰落，使信号平稳，合并性能通常用平均输出信噪比、合并增益来体现。 不同的合并方式，其组合方式不同，对信噪比的改善程度也各有不同。,N个独立衰落信号分别为,合并器的输出,第i个信号的加权系数,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,合并方式,选择式合并(开关式) 等增益合并(组合式) 最大比值合并(组合式),重庆大学通信工程学院,数字通信原理,选择式合并（开关式）,选择式合并是所有合并方式中最简单的一种 检测所有接收机输出信号的信噪比，选择其中信噪比最大的那一路信号作为合并器的输出。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,选择式合并（开关式）,选择式合并实现方法简单，但效果差，没有充分利用其它路收到的信号,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,选择式合并（开关式）,平均输出信噪比,合并增益,支路信号最大信噪比,合并器平均输出信噪比,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,合并方式,选择式合并(开关式) 等增益合并(组合式) 最大比值合并(组合式),重庆大学通信工程学院,数字通信原理,等增益合并（组合式）,当加权系数k1=k2=kN时,为等增益合并 假设每条支路的平均噪声功率相等，则等增益合并的平均输出信噪比为：,合并增益为：,等增益合并易于实现，实现效果比选择式合并好。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,合并方式,选择式合并(开关式) 等增益合并(组合式) 最大比值合并(组合式),重庆大学通信工程学院,数字通信原理,最大比值合并,最大比值合并原理是各条支路加权系数与该支路信噪比成正比。 信噪比越大，加权系数越大，对合并后信号贡献也越大。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,最大比值合并,平均输出信噪比,合并增益,合并前支路信号平均信噪比,合并器平均输出信噪比,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,最大比值合并,每条支路的 平均噪声功率相等,当,各支路加权系数,分集合并后的最大信噪比最大,第k条支路 的信号幅度,每条支路 的平均噪声功率,控制各分集支路接收机的增益，使信噪比小的增益小