无线通信技术基础 教学课件 作者 王继岩无线 第8章 抗衰落技术.pptx

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1、无线通信技术基础第8章、抗衰落技术内容介绍衰落是无线通信系统遇到的一个特殊问题,衰落会造成接收信号电平随着时间和位置出现不规则的剧烈变化。衰落对无线信号的传输质量和可靠性都有很大影响,严重的衰落会造成通信无法建立或者已建立的通信中断。衰落主要是由非正常衰减和多径效应引起。非正常衰减包括降水衰减、绕射衰减和阴影效应等,衰减发生时,接收信号电平会低于正常值,这种衰落称为衰减型衰落。由于多径效应的原因,经过不同传播路径的电磁波之间会形成相互干涉,这是最常见的也是最重要的衰落,通常称为多径衰落。在移动通信系统中,非正常衰减对通信的影响相对比较小,而多径衰落的影响相当严重,是移动无线信道需要重点

2、解决的问题。移动通信系统中需要利用信号处理技术来改善恶劣的无线传播环境中的链路性能。由于多径衰落和多普勒频移的影响,移动无线信道极其易变,必须采取必要的技术手段来减小衰落对通信质量的影响。本章重点抗衰落技术的基本概念。均衡技术。分集技术。交织技术。信道编码技术。第8.1节、概述衰落是移动通信系统中遇到的主要问题,普遍采用均衡、分集和信道编码这三种抗衰落技术,用来改善无线信道中接收信号的质量。均衡技术:是指对信道特性的均衡,接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性,以此来减小或消除因信道的多径效应造成的码间干扰。由于无线信道具有未知性和多变性,因此均衡器必须是自适应的。分集技术:是用来补偿

3、衰落信道损耗的,它通常利用无线传播环境中同一信号的独立样本之间不相关的特点,使用信号合并技术改善接收信号的质量,来抵抗衰落引起的不良影响。它通常要通过安装两个或更多的接收天线来实现。信道编码技术: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。信道编码就是在信源编码的基础上,按一定规律加入一些新的监督码元以实现纠错的编码。第8.2节、均衡技术1、均衡技术的原理在带宽受限且时间扩散的信道中,由于多径衰落的影响而导致的码间干扰会使接收信号出现误码。均衡正是对付码间干扰的一项有效技术。均衡器通常是用滤波器来实现的,在数字通信系统中插入一种与信道特性相反的滤波器来校正和补偿无线信道的传

4、输特性,减少码间干扰的影响,这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。由于移动衰落信道具有随机性和时变性,这就要求均衡器必须能够实时跟踪移动无线信道的时变特性,使均衡器总是保持最佳的状态,从而有更好的失真补偿性能。这种均衡器称作自适应均衡器。自适应均衡器包含两种工作模式:训练模式和跟踪模式。发射机首先发射一个已知的训练序列,以便接收机的均衡器可以作出正确设置,在接收用户数据时,自适应均衡器将根据信道情况不断改变其滤波特性。第8.2节、均衡技术均衡器被广泛应用于数字通信系统中,特别是采用时分多址(TDMA)的无线通信系统非常适合使用均衡器。TDMA系统的用户数据本身就是被分成若干个数据段,并被放

5、在相应的长度固定的时隙中传送,训练序列可以在每个时隙的头部发送,每次收到新的时隙数据时,均衡器将用其中的训练序列进行修正。均衡器实际上是一个与信道传输特性相反的反向滤波器。如果传输信道是频率选择性的,那么均衡器将增强频率衰落大的频谱部分,而削弱频率衰落小的频谱部分,使所接收到频谱的各部分衰落趋于平坦,相位趋于线性。对于时变信道,自适应均衡器可以跟踪信道的变化,这时的自适应均衡器是一个时变滤波器,其参数必须不断地调整。均衡器通常在接收机的基带或中频部分实现,信道响应、解调信号和自适应均衡器的算法通常都可以在基带部分被仿真和实现。第8.2节、均衡技术第8.2节、均衡技术2、均衡技术的分类均

6、衡技术可以分为两大类:线性均衡和非线性均衡。主要差别在于自适应均衡器的输出被用于反馈控制的方法。线性均衡器(判决器的输出未被应用于均衡器的反馈逻辑中):线性均衡器可以用有限冲激响应滤波器来实现。这种滤波器最简单,它把所接收到信号的当前值和过去值按滤波系效(即权重)作线性迭加,并把生成的和作为输出。非线性均衡器(判决器的输出被应用于均衡器的反馈逻辑中):当信道中由于深度衰落而造成严重的信号失真时,线性均衡器往往不能取得满意的效果,为了补偿频谱失真,线性均衡器会对出现深度衰落的那段频谱及近旁的频谱产生很大的增益,从而会大大增加这段频谱的噪声。这时采用非线性均衡器可以得到更好的效果。第8.2

7、节、均衡技术第8.2节、均衡技术非线性均衡器有两个非常有效的非线性算法,可以很好的改善均衡效果。判决反馈均衡:一旦一个信息符号被检测并被判定后,就可以在检测后续符号之前预测并消除由于这个信息符号而带来的码间干扰,这就是判决反馈均衡的基本概念。最大似然序列估计:采用经典的最大似然接收结构的不同形式,通过在算法中使用冲激响应模拟器,最大似然序列估计检测所有可能的数据序列,并选择与信号相似性最大的序列作为输出。第8.2节、均衡技术3、自适应均衡算法自

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