第十课抗衰落技术解析课件

1、第十讲 抗衰落技术第十讲 抗衰落技术无线通信中的干扰和衰落干扰同频干扰、多址干扰etc.解决方案 在无线信道的传输特性中提到多径效应、阴影效应、多普勒效应etc.如何解决或者缓解此类问题？无线通信中的干扰和衰落干扰抗衰落技术衰落是影响通信质量的主要因素无可能通过无限加大传输功率来克服抗衰落技术：分集接收信道编码技术自适应均衡技术抗衰落技术衰落是影响通信质量的主要因素本课主要内容分集接收及其性能分析和比较RAKE接收机原理本课主要内容分集接收及其性能分析和比较分集接收什么是分集分集接收，是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立，且携带同一信息的信号进行特定的处理，降低信号电平起伏以提高通信的可靠

2、性的方法。两重含义分散传输接收获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号集中处理将收到的多个衰落信号（统计独立）进行选择或合并以降低衰落的影响分集接收什么是分集分集方式宏分集也称多基站分集，目的为减小慢衰落影响将多个基站设置在不同的地理位置上，只要各个方向的信号传播不是同时受到严重的阴影效应的影响，通信不会中断。微分集针对快衰落影响的分集技术空间分集频率分集极化分集场分量分集角度分集时间分集分集方式宏分集空间分集依据：快衰落的空间独立性，即任意两个不同位置上接收同一信号，只要两个位置的距离大到一定程度，则两处所获得信号是不相关的。分集方法至少架设两副以上天线天线间距离d需满足【市区d=0.5,

3、郊区d=0.8】如GSM（900MHz）系统时，两副天线的距离为d=0.27m用于基站，一般取d为几个波长空间分集依据：快衰落的空间独立性，即任意两个不同位置上接收同频率分集依据：频率间隔大于相关带宽的信号的衰落可以认为是相关的。相关带宽【Bc=1/2】，式中为延时扩展，如市区=3s，Bc约为53KHz分集方法大于相关带宽的频率间隔上同时发送同一信号两部以上接收机不足之处设备复杂频谱资源造成浪费频率分集依据：频率间隔大于相关带宽的信号的衰落可以认为是相关极化分集依据：两个不同极化的电磁波具有独立的衰落特性分集方式发送端和接收端都使用位置很近且不同极化的天线分别接收和发送信号特点因采用极化方式，

4、缩短了天线间的距离射频功率分配至两个不同极化天线，造成3dB的发射功率损失极化分集依据：两个不同极化的电磁波具有独立的衰落特性场分量分集依据：E场和H场载有相同信息，但反射机理不同散射体反射E波和H波的驻波图形相位差为/2，即E波最大时，H波最小。无线信道中，多个E波和H波叠加后，Ez、Hx、Hy三个场分量互不相关。特点：不要求天线有实体上的间隔适用于较低的工作频率场分量分集依据：E场和H场载有相同信息，但反射机理不同角度分集电波通过几个路径传输，以不同的角度到达接收机接收端：使用多个方向性锐利的接收天线接收方向性-独立衰落特性适用于较高频率的情况角度分集电波通过几个路径传输，以不同的角度到达

5、接收机时间分集快衰落的时间独立性同一信号在不同时间区间多次重发，只要时间间隔足够大，可以认为各次发送的信号呈现的衰落特性是相互独立的适用衰落信道中传输数字信号克服多普勒效应，重发时间间隔：T1/fm=1/2(v/)特点数字信号重发时间间隔足够大当移动台出于静止状态时，即v=0，则要求T为无穷大，时间分集的作用失效时间分集快衰落的时间独立性合并方式使用线性合并器件，将输入的多路信号加权相加后合并输出设M个输入信号的电压为r1(t)、 r1(t)、 rM(t)则合并后输出为式中： r (t)为合并器输出电压 ak为第k个信号的加权系数根据加权系数的不同，构成不同的合并方式选择式合并最大比值合并等增

6、益合并合并方式使用线性合并器件，将输入的多路信号加权相加后合并输出选择式合并合并方式：监测所有分集支路的信号，选择具有最高信噪比的支路作为合并器的输出，因此加权系数只有1和0特点实现方式比较简单未被选择的信号未加以利用适用场合M值较小的情况低频情况下【若在中频或者高频情况下使用该合并方式，为保证各支路信号同相，电路的复杂度将增加】选择式合并合并方式：监测所有分集支路的信号，选择具有最高信噪最大比值合并方式加权系数ak取其中： ak为加权系数， Nk为噪声功率， rk为信号包络由此获得最大比值合并输出的信号包络为最大比值合并方式加权系数ak取由此获得最大比值合并输出的信号等增益合并无需对各路信号

7、进行加权，各支路是等增益相加的，包络为：实现方式简单，性能接近最大比值合并等增益合并无需对各路信号进行加权，各支路是等增益相加的，包合并方式性能的比较以下分析皆基于如下假设信噪比是衡量通信系统性能的重要指标每一支路的噪声均为加性噪声（白噪声）且与信号不相关，噪声均值为零，具有恒定的均方根值信号幅度的衰落速率远低于信号的最低调制频率各支路信号的衰落互不相关，彼此独立合并方式性能的比较以下分析皆基于如下假设选择式合并的性能假设第k个支路的信号功率为rk2/2噪声功率为Nk则第k支路的信噪比为信噪比门限值为t，当全部支路的信噪比都小于此值时，通信发生中断第k路中k t的概率为，Pk(k t)由此，通

8、信的总的中断概率PM(s 3以后，信噪比的增益增大趋于缓慢实际系统中常常使用M=2和M=3的选择式分集选择式合并的性能(续三)也即，M重选择式分集可通率为说明最大比值合并的性能经计算，最大比值合并输出可能得到的最大信噪比为各支路信噪比之和加权系数与本路信号幅度成正比，与噪声功率成反比，合并后必然获得最大信噪比输出若各支路噪声功率相同，加权系数随本路信号振幅变化，幅度越大加权系数越大，反之越小最大比值合并的性能经计算，最大比值合并输出可能得到的最大信噪等增益合并的性能各路加权系数=1，可以得出若各支路噪声功率均=N等增益合并的性能各路加权系数=1，可以得出若各支路噪声功率均平均信噪比的改善所谓平均信噪比的改善指的是，采用分集方式获得信噪比较无分集接收机的平均信噪比的改善分贝数选择式合并最大比值合并等增益合并平均信噪比的改善所谓平均信噪比的改善指的是，采用分集方式获得分集接收小结等增益合并的性能较最大比值合并方式低的不多，但从电路实现上看，较简单最大比值合并方式性能最好，但加权系数电路实现比较复杂在分集重数不多的情况下，选择合并方式仍然是可取的分集接收小结等增益合并的性能较最大比值合并方式低的不多，但从RAKE接收机RAKE接收机利用多个并行相关器检测多径信号，按照一定的准则合成一路RAKE接收机的原理无RAKE接收机的情况有RAKE接