移动通信技术 韦惠民 李国民 暴宇 15121-第4章 抗衰落技术

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1、第4章抗衰落技术本章提示衰落是移动通信信道的基本特征。多径传播使接收信号不仅包含数量约为10Hz～100Hz的多普勒频移和几十分贝的深度衰落，而且有数微秒的时延差。这些影响会造成传输性能的下降和严重的码间干扰（ISI），使数字信号误码率增加。本章提示阴影效应和气象条件的变化会造成信号幅度的降低和相位变化。这都是移动信道独有的特性，它将影响移动通信系统的接收性能。本章提示为了提高移动通信系统的性能，采用分集、信道均衡和信道编码三种技术来改善接收信号质量。这三种技术的共同特点，都是如何适应信道的衰落，时延扩展和信道的时

2、间特性。而交织技术则是改变信道特性以解决由于突发干扰而造成成串误码的问题。本章提示数据速率越高，分集，均衡，信道编码和交织技术越显得重要。这些技术已成为数字信号无线传输系统中不可或缺的重要环节。在移动通信系统中，这些抗衰落技术在大多数情况下都是同时采用的。第4章抗衰落技术4.1抗衰落技术概述4.2分集接收技术*4.3均衡基本概念4.1抗衰落技术概述在移动通信系统中，移动台常常工作在城市建筑群或其他复杂的地理环境中，而且移动的速度和方向是任意的。发送的信号经过反射、散射等传播路径后，到达接收端的信号往往是多个幅度和相位各

3、不相同的信号的叠加，使接收到的信号幅度出现随机起伏变化，形成多径衰落，如图4-1所示。4.1抗衰落技术概述图4-1移动信道中典型的衰落信号4.1抗衰落技术概述在移动通信信道中，除了多径衰落还有阴影衰落。气象条件等的变化也都影响信号的传播，使接收到的信号的幅度和相位发生变化。1．分集技术分集技术是用来补偿衰落信道损耗的，它通常要通过两个或更多的接收天线来实现。基站和移动台的接收机都可以应用分集技术。分集技术有多种，主要可分为两大类：显分集和隐分集。2．均衡技术均衡技术可以补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰（ISI）

4、。3．信道编码信道编码是通过在发送信息时加入冗余的数据位来改善通信链路的性能。4.2分集接收技术4.2.1分集技术的基本概念及方法4.2.2分集信号的合并技术4.2.3分集系统的性能*4.2.4RAKE接收机*4.2.5隐分集技术4.2.1分集技术的基本概念及方法分集技术（DiversityTechniques）就是研究如何利用多径信号来改善系统的性能。分集技术利用多条传输相同信息且具有近似相等的平均信号强度和相互独立衰落特性的信号路径，并在接收端对这些信号进行适当的合并（Combining），以便大大降低多径衰落的影响

5、，从而改善传输的可靠性。1．空间分集（SpaceDiversity）发射端采用一副发射天线，接收端采用多副天线。接收端天线之间的距离d应足够大，以保证各接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的。1．空间分集（SpaceDiversity）在移动通信中，空间的间距越大，多径传播的差异就越大，所收场强的相关性就越小。为获得相同的相关系数，基站两分集天线之间垂直距离应大于水平距离。1．空间分集（SpaceDiversity）图4-2空间分集示意图1．空间分集（SpaceDiversity）对于空间分集而言，分集的支路数M越大，分

6、集的效果越好。但当M较大时（如M>3），分集的复杂性增加，分集增益的增加随着M的增大而变得缓慢。2．极化分集（PolarizationDiversity）在移动环境下，两个在同一地点极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出不相关衰落特性。极化分集实际上是空间分集的特殊情况，其分集支路只有两路。3．角度分集（AngleDiversity）由于地形地貌和建筑物等环境的不同，到达接收端的不同路径的信号可能来自于不同的方向。在接收端，采用方向性天线，分别指向不同的信号到达方向，则每个方向性天线接收到的多径信号是不相关的。4．频率分

7、集（FrequencyDiversity）将要传输的信息分别以不同的载频发射出去，只要载频之间的间隔足够大（大于相干带宽），那么在接收端就可以得到衰落特性不相关的信号。频率分集的优点是与空间分集相比，减少了天线的数目。但缺点是要占用更多的频谱资源，在发射端需要多部发射机。5．时间分集（TimeDiversity将给定的信号在时间上相差一定的间隔重复传输M次，只要时间间隔大于相干时间，就可以得到M条独立的分集支路。由于相干时间与移动台运动速度成反比，因此当移动台处于静止状态时，时间分集基本上是没有用处的。4.2.2分集信号

8、的合并技术接收端收到M（M≥2）个分集信号后，如何利用这些信号以减小衰落的影响，这就是合并问题。在接收端取得M条相互独立的支路信号以后，可以通过合并技术得到分集增益。4.2.2分集信号的合并技术根据在接收端使用合并技术的位置不同，可以分为检测前（Predetection）合并技术和检测后（Postdetection）