移动通信理论及应用 第7章ppt课件.ppt

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1、第7章CDMA2000关键技术7.1信道估计与多径分集接收技术7.2高效的信道编译码技术7.3功率控制技术7.4宏分集与软切换7.1信道估计与多径分集接收技术7.1.1信道估计技术信道估计技术与其他通信信道相比,移动通信信道是最为复杂的一种。多径衰落和复杂恶劣的电波环境是移动通信信道的特征,这是由运动中进行无线通信这一方式本身所决定的。为了有效克服衰落带来的不利影响,必须采用各种抗衰落技术,包括分集接收技术、均衡技术和纠错编码技术等。在CDMA2000系统中,所传输的信号是宽带信号,其带宽远大于移动信道的相

2、干带宽,因而可以采用具有良好自相关特性的扩频信号,在时间上分辨出较细微的多径分量。　　对分辨出的多径信号分别进行加权调整,使合成之后的信号得以增强,从而可在较大程度上降低多径衰落信道所造成的负面影响。相应地把最佳接收机称为Bake接收机,它是CDMA2000系统中实现多径分集接收的核心部件。为了实现相干形式的Bake接收,在CDMA2000系统的上行链路和下行链路中均采用了连续的公共导频信道进行信道估计(在Is95系统中,上行链路中没有导频信道,这使得基站接收机中的同步和信道估计变得困难,通常采用差分相干或

3、非相干接收方案),使得接收机能够在确知已发数据的条件下,估计出衰落信道中时变参数的幅度和相位信息,从而实现相干方式的最大比合并,以获得合并增益。7.1.2多径分集接收技术在频带较窄的调制系统中,若采用模拟的FM调制的第一代蜂窝电话系统,则多径的存在导致严重的衰落。在CDMA调制系统中,不同的路径可以各自独立接收,从而显著地降低多径衰落的严重性。但多径衰落并没有完全消除,因为有时仍会出现解调器无法独立处理的多路径,这种情况导致某些衰落现象。分集接收是减少衰落的好方法。它充分利用传输中的多径信号能量,把时域、空域

4、、频域中分散的能量收集起来,以改善传输的可靠性。1.时间分集由于移动台的运动,接收信号会产生多普勒频移,在多径环境,这种频移形成多普勒频展。多普勒频展的倒数定义为相干时间,信号衰落发生在传输波形的特定时间上,称为时间选择性衰落。它对数字信号的误码性有明显影响。　　若对其振幅进行顺序采样,那么,在时间上间隔足够远(大于相干时间)的两个样点是不相关的,因此可以采用时间分集来减少其影响。即将给定的信号在时间上相隔一定的间隔重复传输N次,只要时间间隔大于相干时间就可以得到N条独立的分集支路。　　从通信原理分析可以

5、知道,在时域上时间间隔Δt应该大于时间域相关区间ΔT,即其中B为多普勒频移的扩散区间,它与移动台的运动速度成正比。可见,时间分集对处于静止状态的移动台是无用的。时间分集与空间分集相比,其优点是减少了接收天线数目,缺点是要占用更多的时隙资源,从而降低了传输效率。2.频率分集该技术是将待发送的信息分别调制在不同的载波上发送到信道。由于衰落具有频率选择性,当两个频率间隔大于相关带宽时,即其中L为接收信号时延功率谱的带宽,衰落是不相关的。市区与郊区的相关带宽一般分别为50kHz和250kHz左右,而CDMA系统的信号

6、带宽为1.23MHz,所以可以实现频率分集。例如,在城市中,800~900MHz频段,典型的时延扩散值为5μs,这时有即要求频率分集的载波间隔要大于200kHz。频率分集与空间分集相比,其优点是少了接收天线与相应设备的数目;缺点是占用更多的频谱资源,并且在发送端有可能需要采用多部发射机。3.空间分集在基站间隔一定距离设定几副天线,独立地接收、发射信号,可以保证每个信号之间的衰落独立,采用选择性合并技术从中选出信号的一个输出,减少衰落的影响。这是利用不同地点(空间)收到的信号衰落的独立性,实现抗衰落。空间分集的

7、基本结构为:发射端一副天线发送,接收端N部天线接收。　　接收天线之间的距离为d,根据通信原理,d即为相关区间ΔR,它应该满足分集天线数N越大,分集效果越好。但是不分集与分集差异较大,属于质变。分集增益正比于分集的数量N,其改善是有限的,且改善程度随分集数量N的增加而逐步减少,称为量变。工程上要在性能与复杂性之间作一个折中,一般取N=2~4。空间分集还有两类变化形式:(1)极化分集:利用在同一地点两个极化方向相互正交的天线发出的信号,可以呈现出不相关的衰落特性,以获得分集效果。即在发送端天线上安装水平与垂直极

8、化天线,就可以把得到的两路衰落特性不相关的信号进行极化分集。其优点是:结构紧凑、节省空间;缺点是:由于发射功率要分配到两副天线上,因此有3dB损失。(2)角度分集:利用地形、地貌和建筑物等接收环境的不同,到达接收端的不同路径信号不相关的特性,以获得分集效果。这样在接收端可采用方向性天线,分别指向不同的方向。而每个方向性天线接收到的多径信号是不相关的。　　空间分集中,由于接收端有N副天线,若N副天线