第五章 抗衰落技术(三)

1、第5章抗衰落技术 AbisA接口接口MSBSSOMC-R操作维护中心操作维护中心BSC基站基站控制器控制器MSC移动交换中心移动交换中心BTS基站基站收发信机收发信机BTS基站基站收发信机收发信机BTS基站基站收发信机收发信机MSMSUm本讲主要内容nRAKE接收机接收机n分集支路的形成与合并分集支路的形成与合并 n分集支路的形成分集支路的形成n分集支路的合并分集支路的合并 nRAKE接收机原理接收机原理n基本原理基本原理n典型结构典型结构nRAKE接收机的几种形式接收机的几种形式 重点：重点： RAKE接收机原理；接收机原理； 难点：分集支路的形成难点：分集支路的形成RAKE接收机（1）（6

2、.11） (RAKE Receiver)n分集支路的形成与合并分集支路的形成与合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何分离多径信号如何分离多径信号? ?n出发点：采用特定设计的信号使多径信号之间差异明显。出发点：采用特定设计的信号使多径信号之间差异明显。 直接扩频通信系统原理框图直接扩频通信系统原理框图射频滤射频滤波器波器本地本地PN码码c(t-t t) 基带滤基带滤 波器波器宽带放宽带放大器大器信息信息数据数据b(t)PN码码c(t)载波载波 Acos( 0t+f f)本地载波本地载波 2cos( t+ f f)rt)v(t

3、)s(t)补图补图 1 扩频通信系统模型图扩频通信系统模型图(a) 发射系统模型发射系统模型(b) 接收系统模型接收系统模型 图中信息数据图中信息数据b(t)是宽为是宽为Tb的的+1或或-1值的矩形波形信号，首先用扩频码进行调制。值的矩形波形信号，首先用扩频码进行调制。扩频码是码长为扩频码是码长为N、码元宽度为码元宽度为Tc、+1或或-1取值的矩形波信号取值的矩形波信号c(t)，扩频码周期等于扩频码周期等于信息数据的比特宽度信息数据的比特宽度T，有有 Tb=NTc (1) 即信息数据正好对扩频序列进行周期调制。即信息数据正好对扩频序列进行周期调制。RAKE接收机（2）(RAKE Receive

4、r) 信息数据为信息数据为+1，扩频码极性不变，信息数据为，扩频码极性不变，信息数据为-1，扩频码极性倒相，扩频码极性倒相，记为记为b(t)c(t)，如补充图如补充图2所示：所示：n分集支路的形成与合并分集支路的形成与合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何分离多径信号如何分离多径信号? ?n出发点：采用特定设计的信号使多径信号之间差异明显。出发点：采用特定设计的信号使多径信号之间差异明显。 扩频与解扩示意图扩频与解扩示意图 补图补图2 扩频与扩频与解扩示意图解扩示意图TcTbRAKE接收机（3） (RAKE Receiver

5、)n分集支路的形成与合并分集支路的形成与合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何分离多径信号如何分离多径信号? ?n出发点：采用特定设计的信号使多径信号之间差异明显。出发点：采用特定设计的信号使多径信号之间差异明显。 分离基础：分离基础：以以m m序列为例，当序列为例，当k k很大时，自相关函数近似为：很大时，自相关函数近似为： ccccTTTTtctcERttttt 0 ,1)()(R(t)tTc- Tc(2)补图3RAKE接收机（4） (RAKE Receiver)n分集支路的形成与合并分集支路的形成与合并 (The Fo

6、rming and Combing of Diversity Branches) n如何分离多径信号如何分离多径信号? ?n出发点：采用特定设计的信号使得多径信号之间差异明显。出发点：采用特定设计的信号使得多径信号之间差异明显。 分离基础分离基础)(1 2)()(02ttRptytyEp设有两多径信号，平均功率为设有两多径信号，平均功率为P P0 0=Ey(t)=Ey(t)2 2,则合成信号的总功率为：则合成信号的总功率为：所以，对于所以，对于m序列有序列有：cccTTpTppttt)1 (1 2200式（式（4）说明了什么？）说明了什么？(3)(4)RAKE接收机（5） (RAKE Rece

7、iver)n分集支路的形成与合并分集支路的形成与合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何分离多径信号如何分离多径信号? ?n与一般分集、均衡的区别：与一般分集、均衡的区别： 一般分集：需要建立多个独立的多径信号，然后在接收端一般分集：需要建立多个独立的多径信号，然后在接收端按最佳合并准则接收；按最佳合并准则接收； 均衡：适合于信号不可分离多径的情况，用于解决符号间均衡：适合于信号不可分离多径的情况，用于解决符号间的干扰问题，其分集特性是隐含的；的干扰问题，其分集特性是隐含的； 多径分集：利用多径信号的有用信息，消除多径衰落的影

8、多径分集：利用多径信号的有用信息，消除多径衰落的影响。但在一般系统只能将多径信号视为干扰。响。但在一般系统只能将多径信号视为干扰。 通常接收的多径信号时延差很小且是随机的，叠加后的通常接收的多径信号时延差很小且是随机的，叠加后的多径信号一般很难分离。所以，在一般的分集中，需要建立多径信号一般很难分离。所以，在一般的分集中，需要建立多个独立路径信号，在接收端按最佳合并准则进行接收。而多个独立路径信号，在接收端按最佳合并准则进行接收。而多径分集是通过发端的特定信号设计来达到接收端接收多径多径分集是通过发端的特定信号设计来达到接收端接收多径信号的分离，它是扩频系统所特有的。信号的分离，它是扩频系统所

9、特有的。 RAKE接收机（6） (RAKE Receiver)n分集支路的形成与合并分集支路的形成与合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何合并如何合并? ?n第一路径准则第一路径准则FP FP n最强路径准则最强路径准则LP LP n检测后积分准则（检测后积分准则（PDIPDI） n等增益合并准则（等增益合并准则（EGCEGC） n最大比合并准则（最大比合并准则（MPCMPC） n自适应合并准则自适应合并准则 具体采用何种准则应依电波传播环境、系统性能要求等而定。具体采用何种准则应依电波传播环境、系统性能要求等而定。 RAK

10、E接收机（7） (RAKE Receiver)nRAKERAKE接收机原理接收机原理 (The Principle of RAKE Receiver) n 基本原理：对每个路径使用一个相关接收机，各相关接收基本原理：对每个路径使用一个相关接收机，各相关接收机与被接收信号的一个延迟形式相关，然后对每个相关器的机与被接收信号的一个延迟形式相关，然后对每个相关器的输出进行进行加权，并把加权后的输出相加合成一个输出，输出进行进行加权，并把加权后的输出相加合成一个输出，以提供优于单路相关器的信号检测，然后在此基础上进行解以提供优于单路相关器的信号检测，然后在此基础上进行解调和判决。调和判决。 n典型结构

11、典型结构 P126 P126 图图5-105-10 形状类似于形状类似于农用工具耙农用工具耙子而得名，子而得名，RAKE。 RAKE接收机（8） (RAKE Receiver)nRAKERAKE接收机原理接收机原理 (The Principle of RAKE Receiver) n原理说明原理说明 设两条路径信号等强度，第二条路径相对于第一条路径延时为设两条路径信号等强度，第二条路径相对于第一条路径延时为2 2TcTc，解调后的扩频信号解调后的扩频信号r(t)r(t)为为)2()()(cTtytytr(5)由图可见，等增益合并时，移动用户由图可见，等增益合并时，移动用户A利用两个路径接收的数

12、据为利用两个路径接收的数据为： 比特序号比特序号输出输出12345路径路径1积分器积分器+4+4-8+8+12路径路径2积分器积分器+8-8-12-4+12求和求和+12-4-20+4+24判决判决“1”“0”“0”“1”“1”可见：求和后判决正确地恢复了数据求和后判决正确地恢复了数据b(t)，即即10011的信息数据流。假设未的信息数据流。假设未采用采用RAKE接收，只利用路径接收，只利用路径1的积分器输出，进行判决则的积分器输出，进行判决则b(t)为为11011。时间时间0RAKE接收机（8-1） (RAKE Receiver)补图43210-1-2-36543210-1-2-3-4-5-

13、6y(t)y(t-2Tc)r(t)路径路径1路径路径2路径路径1路径路径23210-1-2-3时间时间03210-1-2-33210-1-2-36543210-1-2-3-4-5-6r(t)c1(t)r(t)c1(t)0Tb2Tb3Tb4Tb5TbRAKE接收机（8-2） (RAKE Receiver)补图5RAKE接收机（8-3） (RAKE Receiver)3210-1-2-33210-1-2-36543210-1-2-3-4-5-6r(t)c1(t- 2Tc)r(t)c1(t- 2Tc)时间时间002Tc +Tb2Tc +2Tb2Tc +3Tb2Tc +4Tb2Tc +5Tb2Tc补图

14、6c1(0)RAKE接收机（9） (RAKE Receiver)nRAKERAKE接收机原理接收机原理 (The Principle of RAKE Receiver) nRAKERAKE接收机的形式接收机的形式n并行相关并行相关RAKERAKE接收机接收机 并行相关并行相关RAKE接收机的原理如下图所示，图中的搜索器的作接收机的原理如下图所示，图中的搜索器的作用是搜索所有多径，估计出多径的相位、到达时刻和强度参数，并用是搜索所有多径，估计出多径的相位、到达时刻和强度参数，并从中选出三路最强的多径信号供相关器作相关处理，然后再合并。从中选出三路最强的多径信号供相关器作相关处理，然后再合并。 合

15、并相关器1相关器2相关器3搜索器输出r(t) 对于IS-95CDMA系统，基站中的RAKE接收机有4个并行相关器和2个搜索相关器组成，基站接收机无法得到多径信号的相位信息，一般采用非相关最大比值合并准则；而移动台中的RAKE接收机有3个并行相关器和一个搜索相关器组成，它可利用基站发送的导频信号估计出多径信号的相位、到达时刻和强度参数。 补图10小结(Brief Summary)nRAKERAKE接收机接收机n分集支路的形成与合并分集支路的形成与合并 n分集支路的形成分集支路的形成n分集支路的合并分集支路的合并 nRAKERAKE接收机原理接收机原理n基本原理基本原理n典型结构典型结构nRAKERAKE接收机的几种形式接收机的几种形式本章小结(Brief Summary)n典型的抗衰落技术典型的抗衰落技术(Typical Anti-Fading Techniques)n均衡技术均衡技术n 出发点：通过补偿信道衰落引起的畸变来减小衰落的影出发点：通过补偿信道衰落引起的畸变来减小衰落的影n 响，以减小码间串扰（响，以减小码间串扰（ISI）n 接收机内的均衡器可以对信道中幅度和延迟进行补偿接收机内的均衡器可以对信道中幅度和延迟进行补偿 n 由于移动信道是时变的，所以要求均衡器是自适应的由于移动信道是时变的，所以