对移动信道特性进行均衡课件

4.3天线阵列与空时联合处理技术4.3天线阵列与空时联合处理技术4.3.1天线阵列是解决问题的重要方法空间分集---对抗衰落、提高信噪比、降低发射功率智能天线---减小干扰，对抗衰落、降低发射功率、提高载干比空间复用---降低信噪比要求、提高信道容量、降低发射功率并行传输---提高信道容量4.3.1天线阵列是解决问题的重要方法空间分集---对抗衰1.天线阵列处理技术特点：多天线技术本质：空间过采样，分集技术基本分类：根据天线间的位置天线信号不相关---分集技术天线信号相关---智能天线技术(角分集技术)空间复用---蜂窝，MIMO，分布式目的：对抗多径效应，对抗衰落，对抗干扰1.天线阵列处理技术特点：多天线技术2.空时信号处理技术天线阵列技术波束成形技术分集技术发射分集接收分集CDTDTDTDMIMO2DRAKE空时编码扇区化切换波束一次成形定波束自适应波束盲波束非盲波束2.空时信号处理技术天线阵列技术波束成形技术分集技术发射分4.3.2智能天线

1.智能天线的波束成形技术

形成方向图，在不同的到达方向上给予不同的天线增益，可以提高接收信号的信噪比，从而提高系统的容量。可以将频率相近但空间可分离的信号分离开。4.3.2智能天线

1.智能天线的波束成形技术2.智能天线的基本概念基本概念：基于天线阵列原理，利用天线阵的波束赋形产生多个独立的波束，并自适应的调整波束方向来跟踪每一个用户，达到提高信号干扰噪声比(SINR)，增加系统容量的目的。理解：利用信号传输的空间特性来抑制干扰利用信号与干扰的来波方向(空间特性)不同区分信号和干扰智能天线形成的波束可实现空间滤波波束随用户移动变化很快2.智能天线的基本概念基本概念：基于天线阵列原理，利用天线3.天线阵列和天线方向图天线阵列：线阵和园阵不同加权系数形成不同方向波束5阵元天线波束自适应波束3.天线阵列和天线方向图天线阵列：线阵和园阵5阵元天线波4.智能天线的组成包括：多个接收机，AD变换器和天线阵列处理器4.智能天线的组成包括：多个接收机，AD变换器和天线阵列处5.智能天线的权系数更新基于DOA(到达角）的技术权系数更新法

原则：基于SINR最大化的BF；基于ML(MaximumLikelihood最大似然)标准的BF；基于MMSE（MinimumMeanSquareError,最小均方误差）标准的BF；DOA估计常规法：离散付里叶变换、MVDR估计器、最大包络法超分辩：MUSIC，ESPRIT基于训练序列的权系数更新基于信号结构的权系数更新：利用接收信号的时间和空间特性SSBF需要存储例如恒包络调制信号的恒模(CM)特性、数字调制信号的FA(finitealphabet)特性等5.智能天线的权系数更新基于DOA(到达角）的技术权系数更6.智能天线的作用提高SINR，改善通信质量增加系统容量，提高用户数量提高频谱利用率扩大通信覆盖区域降低基站发射功率自动跟踪用户信号，位置定位减小用户发射功率，提高电池寿命抗干扰，抗衰落，抗多径效应6.智能天线的作用提高SINR，改善通信质量7.智能天线的应用与发展趋势主要用于基站上行接收技术下行发射技术DBFFDD，空间特征信息与频率相关发展趋势：软件天线空时二维接收空时二维接收与多用户检测结合空间也成为一种资源与功率控制结合7.智能天线的应用与发展趋势主要用于基站4.3.3空时发送分集技术正交发送分集(OTD)时间切换发送分集(TSTD)选择发送分集(STD)空时发送分集(STTD)分层的空时处理BLAST(BellLAyeredSpace-Timearchitecture)空时栅格编码4.3.3空时发送分集技术正交发送分集(OTD)4.3.4空时2DRAKE接收机4.3.4空时2DRAKE接收机4.3.5多天线系统

1.多天线系统4.3.5多天线系统

1.多天线系统2.多天线系统的组成终端发送天线个数：K基站接收天线个数：L基站发送天线个数：M终端接收天线个数：N小孔径：天线间距小于1/2

大孔径：天线间距大于1/2

2.多天线系统的组成终端发送天线个数：K0510910109151092010925109PathLoss[dB]ChannelCapacity[bit/s]020406080100120140160180200M=1,N=1M=10,N=1M=10,N=2M=10,N=3M=10,N=4M=10,N=5W=,M=10BandwidthW=100MHz3.信道容量05109101091510920109251094.MIMO的物理概念利用空间散射信道，在各个收发天线对之间形成多路独立的传输信道。传输相同数据可以提高传输可靠性传输不同的数据可以提高传输容量MelementsNelementsTransmitReceive4.MIMO的物理概念利用空间散射信道，在各个收发天线对5.单天线系统信道容量全向单天线系统：在收、发两个全向天线之间只存在一条信道，这时的容量由仙农公式得到：其中：SNRomni---接收机入口处的信噪比

C---信道容量：bps

B---接收机带宽：Hz5.单天线系统信道容量全向单天线系统：在收、发两个全向天线6.香农信道容量6.香农信道容量7.智能天线的信道容量波束成形天线系统：将发射功率相等的分配到M个全向发射天线上，M个全向收、发天线采用相位波束成形技术，则信道容量为：7.智能天线的信道容量波束成形天线系统：将发射功率相等的分8.MIMO系统的信道容量如果发射功率分散到M个独立的信道中，并且各个信道具有相同的路径损耗，则信道容量为：8.MIMO系统的信道容量如果发射功率分散到M个独立的信9.多天线系统的信道容量比较9.多天线系统的信道容量比较10.多天线系统适用的传输环境发射分集瑞利衰落接收分集瑞利衰落，白噪声信道智能天线莱斯衰落信道，白噪声信道空间复用瑞利信道10.多天线系统适用的传输环境发射分集4.4均衡技术4.4均衡技术4.4.1均衡技术概念：对移动信道特性进行均衡，矫正信道传输函数使其满足无失真传输条件目标：抵消信道的时变多径传播特性引起的码间串扰消除信道的频率选择性。分类：频域均衡：校正幅频和群延时，模拟

时域均衡：使冲击响应无码间串扰，数字应用：信号不可分离多径，时延扩展足够大抗时变性：自适应参数调整，自适应均衡4.4.1均衡技术概念：对移动信道特性进行均衡，矫正信道传4.4.2时域均衡原理Nyquist第一准则，理想传输，信道失真均衡：利用信道均衡器使总的脉冲响应函数接近理想状态，消除非理想信道引起的码间串扰实现方法：横向滤波器，调节权系数使其它时刻的信号在分析时为零。4.4.2时域均衡原理Nyquist第一准则，4.4.3均衡准则与分类均衡准则---“估计”问题，系数收敛最小峰值失真准则，使干扰的峰值最小最小均方误差准则，估值的误差均方值最小分类4.4.3均衡准则与分类均衡准则---“估计”问题，系数收4.4.4自适应均衡器自适应均衡算法DFE自适应均衡器

最小均方误差算法(LMS)

递归最小二乘算法(RLS)

快速递归最小二乘算法(F-RLS)

平方根递归最小二乘算法(SR-RLS)

梯度递归最小二乘算法(G-RLS)

最大似然比算法(MLR)

快速卡尔曼算法(FKA)自适应估值均衡器维特比算法信道估计器输入信道估计值输出4.4.4自适应均衡器自适应均衡算法最小均方误差算法(L4.4.5均衡在蜂窝系统的应用GSM标准中未建议结构，要求均衡的时延为16

s常用1：判决反馈自适应均衡器，均衡算法为快速卡尔曼算法(FKA)常用2：最大似然序列估计(MLSE)的自适应均衡器，均衡算法为修正的Viterbi算法(不要求输入的噪声统计独立)。IS-54判决反馈均衡器，均衡算法为递归最小二乘法(RLS)，使指数加权的平方误差最小。4.4.5均衡在蜂窝系统的应用GSM