移动通信教学课件 作者 张玉艳 于翠波 第5章 抗衰落技术.ppt

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1、第5章抗衰落技术分集5.1纠错编码5.2均衡5.3本章主要介绍分集、纠错编码及均衡相关的知识，主要内容如下。（1）分集的定义与分类。（2）分集的原理及常用分集方式。（3）线性分组码编码的概念及实现原理。（4）卷积码的实现原理。（5）常用的均衡的实现原理。（6）自适应均衡的概念及实现原理。5.1分集分集（Diversity）就是在独立的衰落路径上发送相同的数据，由于独立路径在同一时刻同时经历深衰落的概率很小，因此经过适当的合并后，接收信号的衰落程度就会被减小。用来对抗多径衰落的分集技术叫作微分集（microdiversity），宏分集一般是将几个基站或接入点的接收信号进行合并，

2、这样做需要不同的基站或接入点进行协作。分集有两重含义：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，即接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并（包括选择与组合）以降低衰落的影响。5.1.1独立衰落路径的实现理论和实践都表明，在空间、频率、极化、场分量、角度及时间等方面分离的无线信号，都呈现互相独立的衰落特性。据此，微分集又可分为下列6种。（1）空间分集。（2）极化分集。（3）角度分集。（4）频率分集。（5）时间分集。5.1.2接收分集系统模型接收分集将多个接收天线上的独立衰落信号按一定规则合并为一路，再送给解调器解调。大多数合并方式都是

3、线性合并，即合并输出的是各个不同支路的加权和，图5-1所示的是M支路分集合并原理。图5-1线性接收分集模型5.1.3选择合并选择合并（SelectionCombining，SC）输出信噪比（Signal-to-NoiseRatio，SNR）最高的那个支路上的信号。即在选择式合并器中，式（5-2）的各加权系数中只有一项为1，其余均为0。图5-2瑞利衰落信道选择合并的中断率5.1.4门限合并门限合并是一种比选择合并更简单的合并方法，它只需要用一个接收机顺序监测每个分集支路，输出第一个信噪比高于门限值的支路的信号，因此无需在每个分集支路上都安装接收机。与选择合并类似，某个时刻门限合

4、并只有一路信号输出，它不需要所有的支路同相，因此相干调制和差分调制中都可以采用门限合并。图5-3表示了切停合并的切换过程及相应的输出信噪比。由于SSC不是总选择信噪比最高的支路，因此它的性能介于无分集和理想选择合并之间。图5-3SSC中的信噪比示意图5.1.5最大比合并最大比合并（Maximal-RatioCombining，MRC）输出的则是各支路信号的加权和，即图5-2中所有的都不为零。各个支路同相相加，因此合并输出的包络是。假设每个支路的噪声功率谱密度都是，则合并输出的总噪声功率谱密度是，这样，可得MRC合并输出的信噪比为（5-16）我们的目标是选择合适的使最大。最大比

5、值合并器输出可能得到的最大信噪比为各支路信噪比之和，即（5-19）图5-4独立同分布瑞利衰落下最大比合并的Pout5.1.6等增益合并假设每个支路上的噪声功率谱密度都是，那么等增益合并输出的信噪比为（5-22）等增益合并的输出信噪比的概率密度函数和累积分布函数都不存在一个显式的表达，且推导复杂，此处省略。5.1.7分集方式比较不同分集方式的性能比较一般用平均信噪比的改善因子表示。平均信噪比的改善因子，是指分集接收机合并器输出的平均信噪比与无分集时接收机的输出平均信噪比相比改善量，一般用分贝表示。令各支路的平均信噪比用表示，合并器输出的平均信噪比用表示，则平均信噪比的改善因子为

6、（5-23）（1）选择式合并的改善因子由式（5-12）得选择式合并的改善因子：（5-24）（2）最大比值合并的改善因子由式（5-19）得因此，最大比值合并的信噪比改善因子为（5-25）（3）等增益合并的改善因子（5-26）由图5-5可见，在相同分集重数（即M相同）情况下，最大比值合并方式对信噪比的改善最多，等增益合并方式次之，选择式合并最差。在分集重数M较小时，等增益合并的平均信噪比改善与最大比值合并接近，而等增益合并的运算复杂度要比最大比合并低得多，因此实际系统中一般都采用等增益合并。图5-53种合并方式的D(M)与M关系曲线5.2纠错编码为了降低比特或者数据帧的错误概率，

7、在传送数字信号时往往要根据不同情况进行各种编码。在信息码元序列中加入监督码元就称为差错控制编码，也称为纠错编码。通过纠错编码，信道中的比特差错可以通过接收端的译码器进行检测或者纠正。无线通信系统采用纠错编码的目标主要是为了降低误码率或误帧率，而衡量不同纠错编码对这些错误概率降低程度的指标是编码增益。为了说明信道编码的作用，图5-6给出了两条描述通信系统误比特率与的关系曲线，其中一条代表了一种典型的未编码的情况而另一条为采用某种编码后的情况，两者采用相同的调制方法和同样的信道。图5-6典型编码与未编码的误