第08讲-抗衰落技术清华大学《无线通信》讲义ppt课件.ppt

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1、无线通信工程姚彦教授清华大学微波与数字通信国家重点实验室2004年9-12月第08讲：抗衰落技术（2）均衡技术瑞克技术交织编码技术空时编码技术均衡技术抗色散原理假定无线传播信道是没有色散的，则发送滤波器和接收滤波器应该满足奈奎斯特第一准则及匹配滤波准则。这时在AMGN信道上的误码性能可以最佳。如果无线传播信道存在色散，则由发送滤波器和传播信道构成一个发送端的综合滤波器，就破坏了奈奎斯特第一准则及匹配滤波准则，使误码性能严重恶化。发送滤波器无线传播信道接收滤波器相加噪声抗色散原理（续）有色散信道的最佳接收机发送滤波器无

2、线色散信道匹配滤波器相加噪声抽样最大似然估计（维特比算法）时钟输入数据输出数据抗色散原理（续）有色散信道的最佳接收机匹配滤波器用来动态跟踪发送滤波器和色散信道的综合响应，使之匹配。最大似然估计用来消除码间干扰。但是，即使在采用维特比算法的情况下，最大似然估计还是十分复杂，为了消除码间干扰，也可以采用均衡器的方法。均衡原理均衡器分类频域均衡器，时域均衡器；线性均衡器，非线性均衡器；固定均衡器，自适应均衡器。均衡器实现方法中频均衡器；基带均衡器。均衡原理（续）均衡器频域表达：信道时域响应f(t)，均衡器时域响应heq(t

3、)，希望均衡后的信道响应为：g(t)=f*(t)heq(t)=(t)就有：Heq(f)F*(-f)=1Heq(f)为均衡器频域响应，F(f)为信道频域响应。均衡器是传输信道的逆滤波器；由于传输信道的时变性，均衡器必需是参数可变的自适应均衡器；均衡器的效果是补偿信道的频率选择性，使衰落趋于平坦、相位趋于线性。均衡器不能抵销平衰落。均衡原理（续）均衡效果频域均衡器频域均衡器一般在中频上实现。举例：中频幅度倾斜均衡器幅度倾斜校正网络f1f2检波检波差分放大器中频输入中频输出频域均衡器（续）f1f2f功率幅度倾斜均衡器工

4、作示意图时域均衡器（1）：线性均衡器横向滤波均衡器；适用于衰落深度不是很大的情况。均衡器对深衰落的频谱及邻近频谱产生很大增益，从而增加噪声。结构简单。时域均衡器（1）：线性均衡器（续）横向滤波均衡器原理框图TTTTC1C2C3CN时域均衡器（2）：非线性均衡器适用于衰落深度很大的情况。但算法相对复杂，且稳定性差和收敛时间长。判决反馈均衡器（DFE）；最大似然符号检测（ML）；最大似然序列检测（MLSE）。时域均衡器（2）：非线性均衡器（续）判决反馈均衡器原理框图TTTTC1D判决C2C3CNC1’C2’C3’

5、DD均衡器算法性能算法性能参数：收敛速度：算法进入稳定的迭代次数，即收敛时间；失调：滤波器均方差与最优的最小均方差的差距；计算复杂度：完成迭代的运算次数；数值特性：算法用数字逻辑实现时，由于计算引起的误差，影响算法稳定性。均衡器算法分类迫零算法；最小均方算法；递归最小二乘算法；其它算法。迫零算法调整抽头系数，使信道和均衡器综合输出响应完全消除码间串扰，即除中心点外，其它抽样点的数值全部为0。特点：简单，均衡效果较好。缺点：没有考虑噪声的影响，在深衰落的频率点处，会出现很大的噪声增益。因此，不太适用于在无线信道。最小均

6、方算法调整抽头系数，使信道和均衡器综合输出的期望值和实际值之间的均方误差最小。特点：是一种最简单的均衡算法。算法的稳定性好。缺点：收敛速度不高，均衡能力有限。在无线中适用于较慢的、不太深的衰落。递归最小二乘算法调整抽头系数，使信道和均衡器综合输出的累计平方误差最小。特点：收敛速度快，跟踪性能好。缺点：算法较复杂，还要较好的考虑稳定性问题。在无线中适用于快衰落信道。瑞克技术什么叫瑞克（Rake）技术抗多径技术的回顾：－时域均衡适合于信号不可分离多径的场合，在接收端解决符号间干扰问题。－一般分集适合于能建立多个相互独立的

7、路径，在接收端进行最佳合并。－瑞克技术既不同于均衡，也不同于分集，它由多径分离和多径合并两部分组成。瑞克的概念是由R.Price和P.E.Green在1958年的文章“多径信道中的一种通信技术”中提出来的。他们提出了在为高频段设计的设备应用瑞克概念的实现方法。Rake的中文意思是：耙子，表明瑞克接收的过程相当于用一个钉耙将各个多径信号“耙”出来，然后加以收集。多径信号的分离扩频调制及其自相关考虑一个被码片周期为tC的PN码C(t)调制的扩频信号：此信号的自相关函数为：其中Rc()为PN序列的自相关函数。Rc()R

8、c(0)0tC-tC多径信号的分离（续）多径信号的相关分离考虑一个具有n条路径的扩频多径信号：此信号和扩频信号的本地码zk=z(t-ktC)进行相关运算，得到：如果对某些n（记为n1），存在某个n1使得，就有：多径信号的分离（续）nk=ktck+1k+2k-1k-2假设最大延时扩展为Tm,则可以分离出的多径数为：L＝Tm/tc，