移动通信-ch4-抗衰落技术new

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1、第4章抗衰落技术第4章抗衰落技术4.1分集接收4.2RAKE接收4.3纠错编码技术4.4均衡技术思考题与习题第4章抗衰落技术4.1分集接收4.1.1分集接收原理1.什么是分集接收图4-1选择式分集合并示意图第4章抗衰落技术4.1分集接收4.1.1分集接收原理1.什么是分集接收所谓分集接收，是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立(携带同一信息)的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法。由于在任一瞬间，两个非相关的衰落信号同时处于深度衰落的概率是极小的，因此合成信号C的衰落程度会明显减小。不过，这里所说的“非相关”条件是必不可少的，倘若两个衰落信号同步起伏，那么这种分集方法就不会有任何效

2、果。第4章抗衰落技术分集有两重含义：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。第4章抗衰落技术2.分集方式在移动通信系统中可能用到两类分集方式：一类称为“宏分集”；另一类称为“微分集”。“宏分集”蜂窝通信系统中的“多基站”第4章抗衰落技术“微分集”减小快衰落影响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六种。第4章抗衰落技术(1)空间分集。空间分集的依据在于快衰落的空间独立性

3、，即在任意两个不同的位置上接收同一个信号，只要两个位置的距离大到一定程度，则两处所收信号的衰落是不相关的。为此，空间分集的接收机至少需要两副相隔距离为d的天线，间隔距离d与工作波长、地物及天线高度有关，在移动信道中，市区d=0.5λ(4-1)郊区d=0.8λ(4-2)第4章抗衰落技术(2)频率分集。由于频率间隔大于相关带宽的两个信号所遭受的衰落可以认为是不相关的，因此可以用两个以上不同的频率传输同一信息，以实现频率分集。根据相关带宽的定义，即1Bc2π式中，Δ为延时扩展。例如，市区中Δ=3μs,B约为53kHz，c这样频率分集需要用两部以上的发射机(频率相隔53kHz以上)同时发送同一信

4、号，并用两部以上的独立接收机来接收信号。它不仅使设备复杂，而且在频谱利用方面也很不经济。第4章抗衰落技术(3)极化分集。由于两个不同极化的电磁波具有独立的衰落特性，因而发送端和接收端可以用两个位置很近但为不同极化的天线分别发送和接收信号，以获得分集效果。第4章抗衰落技术(4)场分量分集。由电磁场理论可知，E场和H场载有相同的消息，而反射机理是不同的。例如，一个散射体反射E波和H波的驻波图形相位差90°，即当E波为最大时，H波为最小。在移动信道中，多个E波和H波叠加，结果表明E、H和H的分量是互不相关的，因此，通过接收ZXY三个场分量，也可以获得分集的效果。场分量分集不要求天线间有实体上的间隔

5、，因此适用于较低工作频段(例如低于100MHz)。当工作频率较高时(800～900MHz)，空间分集在结构上容易实现。场分量分集和空间分集的优点是这两种方式不像极化分集那样要损失3dB的辐射功率。第4章抗衰落技术(5)角度分集。角度分集的作法是使电波通过几个不同路径，并以不同角度到达接收端，而接收端利用多个方向性尖锐的接收天线能分离出不同方向来的信号分量；由于这些分量具有互相独立的衰落特性，因而可以实现角度分集并获得抗衰落的效果。第4章抗衰落技术(6)时间分集。快衰落除了具有空间和频率独立性之外，还具有时间独立性，即同一信号在不同的时间区间多次重发，只要各次发送的时间间隔足够大，那么各次发送

6、信号所出现的衰落将是彼此独立的，接收机将重复收到的同一信号进行合并，就能减小衰落的影响。时间分集主要用于在衰落信道中传输数字信号。此外，时间分集也有利于克服移动信道中由多普勒效应引起的信号衰落现象。由于它的衰落速率与移动台的运动速度及工作波长有关，因而为了使重复传输的数字信号具有独立的特性，必须保证数字信号的重发时间间隔满足以下关系：11T(4-3)2f2(/)m第4章抗衰落技术式中，f为衰落频率，v为车速，λ为工作波长。例如，移动体m速度v=30km/h和工作频率为450MHz，可算得ΔT≥40ms。若移动台处于静止状态，即v=0，由式(6-3)可知，要求ΔT为无穷大，表明此时时

7、间分集的得益将丧失。换句话说，时间分集对静止状态的移动台无助于减小此种衰落。第4章抗衰落技术3.合并方式接收端收到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。一般均使用线性合并器，把输入的M个独立衰落信号相加后合并输出。假设M个输入信号电压为r(t)，r(t),…，r(t)，则合并12M器输出电压r(t)为Mr(t)a1r1(t)a2r2(t)aMrM(t)akr