移动通信原理西交大73358784

1、2.5抗衰落技术,通过本章学习，着重解决以下问题： 分集技术 Turbo码 交织编码 均衡技术 Rake接收技术,2.5抗衰落技术（ Anti-Fading Techniques ）,克服衰落,典型的抗衰落技术,移动信道属于时变信道,三种衰落的克服分别为： 自由空间路径损耗 增大发射功率 阴影衰落 宏分集 多径衰落 微分集、均衡、差错控制、OFDM 典型技术 分集技术 (Diversity Techniques) 出发点：有意识地分离多径信号并恰当合并以提高接收信号的信噪比来抗衰落 方法: 空间分集、频率分集和时间分集,均衡技术(Equalization Techniques) 出发点：通过补

2、偿信道衰落引起的畸变来减小衰落的影响，以减小码间串扰（ISI） 方法：接收机内的均衡器可以对信道中幅度和延迟进行补偿。由于移动信道是时变的，所以要求均衡器是自适应的 信道编码技术 (Channel Coding Techniques) 出发点：通过增加信息的冗余度来纠正衰落引起的误码 常用的有分组编码、卷积编码和交织技术 OFDM技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexity Techniques) 出发点：将高速数据通过串并变换，分割成若干低速数据传输，以增大信息码元周期来达到减少多径时延扩展的目的,典型的抗衰落技术,本次课教学目的： 1、掌握分集

3、的基本概念、基本原理及方法 2、理解常用的分集与合并方式原理 3、掌握交织器的抗衰落原理 4、理解交织器的结构及其应用,2.5抗衰落技术,分集接收的概念(The Concepts of Diversity Reception) 何为分集？ 定义：指接收端对它收到的经过多个相互独立路径传输的信号进行特定的处理来减小衰落的深度与持续时间的方法。 含义：一是分散传输，使接收端能获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号；二是集中处理，即把收到的多个统计独立的衰落信号进行恰当合并以降低衰落的影响。 抗衰落原理：如果一个无线路径经历深衰落，那么另一个相对独立的路径中可能仍保持着较强的信号。,2.5.1分

4、集技术 （1）,2.5.1 分集技术（2）,分集接收的概念(The Concepts of Diversity Reception) 分集技术的分类 依照分集的目的 宏观分集：抗大尺度衰落 微观分集：抗小尺度衰落 依照信号传输的形式 显分集：构成明显分集信号的传输形式，多指利用多付天线接收信号的分集。 隐分集：分集作用隐含在传输信号的方式中，而在接收端利用信号处理技术实现信号的分集，一般只需一付天线。,分集技术的分类 依照获得独立路径信号的方法 空间分集：当工作波长为时，要求d/2。 时间分集 ：保证时间间隔大于信道的相干时间 频率分集：保证载频的频率间隔大于信道的相干带宽 极化分集：利用两个

5、在同一个地点，但极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出不相关的衰落独立性，可得到分集信号。 角度分集：接收端采用方向性天线，分别指向不同的信号达到角度，在每个方向上得到的多径信号是不相关的。由此得到分集信号。 多用户分集：利用不同用户的信道衰落，好的多传获得大容量！,2.5.1 分集技术（3）,2.5.1 分集技术（4） (Diversity Techniques),分集的合并技术 (Combining Techniques of Diversity ) 信号表示式 设分集的重数为M，第i条分集支路上的信号电压为ri(t)，则合并信号可表示为: 合并方式 Gi为加权系数，取值不同，就形成不同的

6、合并方法。 择大去小 最大信噪比合并 等增益合并 反馈或扫描分集,2.5.1 分集技术 （5） (Diversity Techniques),分集的合并技术 (Combining Techniques of Diversity ) 选择式合并 出发点：总是选择信噪比最大的某条路径信号。 数学描述,假定每一个分集支路的平均信噪比(SNR)相等，均为：,如果支路的瞬时信噪比SNR= i ， i的概率密度函数为：,其中是每个信道的平均信噪比。对于单一支路，其信噪比小于某一阈值的概率为：,2.5.1 分集技术 （6）,分集的合并技术 (Combining Techniques of Diversity

7、 ) 选择式合并（续） 数学描述,因此，所有M条独立分集支路上接收信号的信噪比同时低于某一给定阈值的概率为：,PM() 是各支路的信噪比都未达到的概率。如果有的支路实现了SNR，那么至少有一条支路的SNR的概率为：,2.5.1 分集技术 （7） (Diversity Techniques),固定阀值r，分集重数M越大， 超出阀值的概率越大。 注：纵轴越低，概率越大。,2.5.1 分集技术 （9） (Diversity Techniques),分集的合并技术 (Combining Techniques of Diversity ) 最大比率合并 出发点：对各路同相后的信号进行加权，从而充分利用各

8、支路的可用信号，使得在任一时刻均会达到可实现的最大信噪比。 数学描述（略） 等增益合并 出发点：以相等权重把各支路得到的同相信号相加。 特点：仍可以利用同时收到的各路信号，其性能只比最大比率合并差一些，但比选择分集要好不少。,2.5.1 分集技术 （10） (Diversity Techniques),分集的合并技术 (Combining Techniques of Diversity ) 反馈或扫描分集 出发点：以一个固定顺序扫描N个支路，一旦发现某一支路的信号超过了预置的阈值，就将这路信号将被选中并送至接收机。而当这路信号降低至阈值之下，则那么扫描过程将重新开始。 原理结构示意图,2.5.

9、3 交织技术（1） (Diversity Techniques),交织技术 (Interleaving Techniques ) 为何要用交织？ 信道编码目的在于适应信道。它仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才有效，难以抗突发持续较长的深衰落和突发干扰。 交织目的在于改造信道。将一个有记忆的信道改造为一个随机独立差错信道。 交织原理：使数据经无线信道后发生的差错串长度变短，再利用纠正随机错误的编码FEC技术消除随机差错。说明如下页：,2.5.3 交织技术 （2） (Diversity Techniques),可见，上图所示的交织就是把码字的b个比特分散到n个帧中（n:交织深度），以改变源

10、比特的邻近相关特性，显然帧值n越大，传输特性越好，但传输时延也越大。,2.5.3 交织技术 （3） (Diversity Techniques),交织技术 (Interleaving Techniques ) 交织特点： 交织可以在不附加任何开销的情况下，增加系统可靠性。其以增加了传输时延为代价，获得了时间分集。 交织深度越大，离散度越大，传输时延也越大。 若FEC能纠错t位，则经过交织可一次纠正Lnt位 在GSM中的应用 GSM的一帧含456bit（20ms），交织在40ms共912bit（两帧）间进行，每段 57bit。当前帧的456bit 分别与第n-1帧的后半帧的228bit和第 n+

11、1帧的前半帧228bit交织，即当前帧的1、2、3、4段与n-1帧的5、6、7、8段组成时隙1、2、3、4；当前帧的5、6、7、8段与n+1帧的1、2、3、4段组成时隙5、6、7、8 。这样就实现了将符号交织后分散到8个TDMA时帧帧中的时隙来传输的目的。,若假设当前语音块为B块，前一语音块为A块，后一语音块为C块；则为了打破相连比特的相邻关系，TS1、TS2、TS3、TS4、TS5、TS6、TS7、TS8的组成依次为B1A5、B2A6、B3A7、B4A8、C1B5、C2B6、C3B7、C4B8。这样发送的突发脉冲序列首尾相接处不是同一话音块，这样即使在传输中丢失一个脉冲串，只影响每一话音比特数的12.5，