移动通信(第四版)第5章抗衰落技术
移动通信抗衰落技术
OFDM在移动通信抗衰落中的应用摘要：针对移动通信信道的衰落，人们提出了许多解决方法。
OFDM是其中比较好的一种，文章简要论述了一下OFDM的基本原理，求出子载频正交的条件，并考察了OFDM在频域中的特点。
最后论述了OFDM在应用中的优缺点。
关键词：抗衰落OFDM原理优缺点移动通信信道是一个非常恶劣的通信环境，其中既有噪声、干扰也存在衰落，这三个方面的因素对移动通信系统的性能都会产生一定的负面影响，而其中衰落时我们最为关注的因素，因为衰落时移动信道的基本特性，信号在传输过程中会有信号的反射、折射、绕射、散射和吸收等现象，导致信号产生衰落，从而降低了信号的传输质量。
移动通信要得以实现也必须有相应的技术来克服这些因素的影响。
一般而言，提高移动通信系统性能的技术有：分集、均衡和信道编码。
分集是抗衰落的主要技术，均衡可以补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰，如果调制带宽超过了无线信道的相干带宽，将会产生码间干扰，并且调制信号将会展宽。
而接收机内的均衡器可以对信道中幅度和延迟进行补偿。
若信道不理想，在已调信号频带上很那保持理想传输特性时，会造成信号的严重失真和码间串扰。
为了解决这个问题，除了采用均衡器外，途径之一就是采用多个载波，将信道分成许多子信道。
将基带马援均匀分散地对每个子信道的载波调制。
假设有10个子信道，若每个载波的调制码元速率将降低至1/10，每个子信道的带宽也随之减小为1/10。
若子信道的带宽足够小，则可以认为信道特性接近理想信道特性，码间串扰可以得到有效的克服。
随着要求传输的码元速率不断提高，传输带宽也越来越宽，今日多媒体通信的信息传输速率已经到达若干Mb/s，并且移动通信的传输信道可能是在大城市中多径衰落严重的无线信道。
为了解决这个问题，并行调制的体制再次受到重视，正交频分复用（OFDM）就是在这种形势下得到发展的。
OFDM也是一类多载波并行调制的体制。
为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调信号频谱有部分重叠。
第五章_抗衰落技术
Ni ri / Ni
2
2 2 iM 1 i Ni
2 M 2 N iM M 1 i i i 1 ri / Ni 2 2 iM 1 i Ni
M ri2 i i 1 2 Ni i 1
结果表明，若第 i支路的加权系数αi和该支路信号幅度
2 2
eq
1 M rk 2 k 1
k 1
Nk
M
M 2 rk M 1 1 k r k M 2MN k 1 2 Nk
k 1
**
5.1.4 性能比较
等增益合并时由**式可知
M 1 1 E ( ri 2 ) 2MN i 1 2MN M
图5-1
宏观分集
5.1.1 宏观分集
设基站A接收到的信号中值为mA, 基站B接收到的信号 中值为mB,它们都服从对数正态分布。若mA> mB,则确 定用基站A与移动台通信；若mA< mB,则确定用基站B 与移动台通信。
如图中，移动台在B路段运动时，可以和基站B通 信；而在A路段则和基站A通信。
s s Ps ( )d s
0
对*式中的
0 进行微分得到 s
的概率密度函数
Ps ( ) 为
d M ps ( ) p( 0 ) (1 e 0 / ) M 1 e 0 / d 0
得到在独立同分布的瑞利衰落信道下，选择合并输出的平均信噪比为
图5-2 空间分集示意图
极化分集
这种方法的优点是结构比较紧凑，节省空间；缺点
是由于发射功率要分配到两副天线上，信号功率将 有3dB的损失。
移动通信(第四版)第5章 抗衰落技术
– 盲均衡方式
• 根据信道特性与信息的统计特性不同，直接分离信号和信道。 根据信道特性与信息的统计特性不同，直接分离信号和信道。
• 当信道特性随时间变化时 – 自适应均衡
• 通过某种方法，根据接收信号自适应调整信道均衡的参数。 通过某种方法，根据接收信号自适应调整信道均衡的参数。
第5章 均衡和分集技术
第5章 均衡和分集技术
5.2 均衡基本概念
• 采用增加增加信号电平的方法来降低迟延扩展引 起的误码率是完全徒劳的， 起的误码率是完全徒劳的，只有采用自适应均衡 才是根本的解决办法。 才是根本的解决办法。
第5章 均衡和分集技术
均衡技术
在信道特性C(ω)确知条件下，人们可以精心设计接收和 确知条件下， 在信道特性 确.1 简介
• 均衡技术指各种用来处理码间干扰(ISI)的算法和实 均衡技术指各种用来处理码间干扰 指各种用来处理码间干扰 的算法和实 现方法。在移动环境中， 现方法。在移动环境中，由于信道的时变多径传播 特性，引起了严重的码间干扰，这就需要采用均衡 特性，引起了严重的码间干扰，这就需要采用均衡 技术来克服码间干扰。而且要求均衡器是自适应的。 技术来克服码间干扰。而且要求均衡器是自适应的。 • 分集接收是用来补偿衰落信道衰耗的，它通常要通 分集接收是用来补偿衰落信道衰耗的， 过两个或更多的接收天线来实现。 过两个或更多的接收天线来实现。CDMA系统通常 系统通常 使用RAKE接收机，它能通过时间分集来改善链路 接收机， 使用 接收机 性能。 性能。
第5章 均衡和分集技术
• 移动通信抗干扰背景
• 抗干扰历来是无线电通信的重点研究课题。在移动信道中， 抗干扰历来是无线电通信的重点研究课题。在移动信道中， 除存在大量的环境噪声和干扰外， 除存在大量的环境噪声和干扰外，还存在大量电台产生的干 扰，如邻道干扰、共道干扰和互调干扰等。 如邻道干扰、共道干扰和互调干扰等。 • 网络设计者在设计、开发和生产移动通信网络时，必须预计 网络设计者在设计、开发和生产移动通信网络时， 到网络运行环境中会出现的各种干扰(包括网络外部产生的 到网络运行环境中会出现的各种干扰 ( 包括网络外部产生的 干扰和网络自身产生的干扰)强度， 并采取有效措施， 干扰和网络自身产生的干扰 强度， 并采取有效措施， 保证 强度 网络在运行时， 网络在运行时，干扰电平和有用信号相比不超过预定的门限 通常用信噪比S／ 或载干比 或载干比C／ 来度量 来度量)， 值(通常用信噪比 ／N或载干比 ／I来度量 ， 或者保证传 通常用信噪比 输差错率不超过预定的数量级。 输差错率不超过预定的数量级。
10次课 第05章 抗衰落技术-2
BS：4个并行相关器+1个搜索相关器，非相关接收最大 比合并。
移动通信概论
四、RAKE接收机
3、IS-95系统中的RAKE接收
并行相关器 1 并行相关器 2 并行相关器 3 搜索相关器 合 并
搜索相关器用于搜索最强的多径信号，得到多路多径信 号的相位、到达时刻和强度等参数。
移动通信概论
四、RAKE接收机
• 远近效应
• 可以采用Rake接收机抑制多径传播问题
移动通信概论
思考题
• • • • 两个相近的概念：复用与多址 FDM、TDM、SDM FDMA、TDMA、SDMA 有什么区别与联系呢？
移动通信概论
二、多径信号分离与合并的概念
信号经过多径传播产生时延扩展
t t0
(a)
t1 t1
t 11
t1
t 12
信号中的各路信号，并把它们合并在一起
移动通信概论
四、RAKE接收机
移动通信概论
四、RAKE接收机
2、RAKE接收机是专为CDMA系统设计的分
集接收器
由于扩频码的自相关特性，当多径信号相互
间的时延超过一个码片周期时，那么它们将
被看作是互不相关的。
移动通信概论
四、RAKE接收机
2、RAKE接收机是专为CDMA系统设计的分
移动通信概论
二、多径信号分离与合并的概念
• 关键点： 多径信号要可分离
一般通信系统--------》符号级串 扰，不可分离 CDMA通信系统-----》码片级串扰
符号级不可分离，符号级扩频到码 片级后可不可以分离了呢？条件是什么？
移动通信概论
二、多径信号分离与合并的概念
• 分离的基础： 扩频码要求具有尖锐的自相关特性 保证多径时间对 准后解扩，具有有尖 锐的峰值特性，便于 多径信号的分离。
抗衰落技术
(4 - 5)
rk2 rR ak rk k 1 k 1 N k
M M
(4 - 6)
式中， 下标R表征最大比值合并方式。
第4章 抗衰落技术
图 4 - 3 最大比值合并方式
第4章 抗衰落技术
图 4 - 4 等增益合并
第4章 抗衰落技术
(3) 等增益合并。 等增益合并无需对信号加权，
t / 0 M
)
(4 - 15)
由此可得M重选择式分集的可通率为
T PM ( S t ) 1 (1 e
增大，可通率T随之增大。
t / 0 M
)
(4 - 16)
由于(1-e-γt/γ0)的值小于1，因而在γt/γ0一定时，分集重数M
第4章 抗衰落技术
图4-5 选择式合并输出载噪比累积概率分布曲线
M
2
则有
M
p ak N k
2
q k
M 2 M a k N k k ak N k k k 1 k 1 k 1
(4 - 19)
第4章 抗衰落技术
利用上述关系式， 代入式(4 - 18)得
R
( a N k )( k )
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，
第4章 抗衰落技术
移动通信抗干扰与抗衰落技术
• 由上可知，采用了差错控制编码， 即使仅能纠正(或检 测)码组中1～2 个错误，也可以使误码率P下降几个数量级。 这就表明，只能纠(检) 1～2个的简单编码也有很大实用价值。 事实上，常用的差错控制编码大多也是只能纠正(检测)码组 中 1~2 个错误的。
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• (2) 为纠正t个错码， 要求最小码距
•
d0≥2t+1
(4 - 53)
•此式可用图 4-15(b)加以说明。 图中画出码组A和B的距离
为 5。若码组A或B发生不多于两位错码， 则其位置不会超
出半径为 2、以原位置为圆心的圆。这两个圆是不相交的。
因此，我们可以这样来判决：若接收码组落于以A为圆心的
为线性码的监督矩阵，只要监督矩阵给 定，编码时监督位和信息位的关系就完全确 定了。
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移动通信抗干扰与抗衰落技术
典型生成矩阵 信息位和典型生成矩阵相乘得到整个码组
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移动通信抗干扰与抗衰落技术
3．校正子 若在接收端，接收码组为 则发送码组和接收码组之差为
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移动通信抗干扰与抗衰落技术
•离散卷积法
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•码多项式法
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移动通信抗干扰与抗衰落技术
移动通信第5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。
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。
5.2 纠错编码
为了降低比特或者数据帧的错误概 率，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 Eb / N0 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。
0
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5-5 3种合并方式的D(M)与M关系曲线
各个支路同相相加，因此合并输出 M 的包络是 r ai ri 。 i 1 假设每个支路的噪声功率谱密度都 是 N 0 / 2 ，则合并输出的总噪声功率谱密 M 2 N / 2 a N 0 / 2 ，这样，可得MRC合 度是 tot i 1 并输出的信噪比为 M 2 ai ri 2 r 1
移动通信——抗衰落技术
目录抗衰落技术 (2)一、概述 (2)1）引起衰落的原因 (2)2）抗衰落技术的种类 (2)二、分集接收技术 (2)1）基本思想 (3)2）适用范围 (3)3）如何实现自身的功能 (3)（1）时间分集 (3)（2）空间分集 (4)（3）频率分集 (5)4）各分集技术之间的优缺点 (5)三、合并技术 (5)1）基本思想： (5)2）适用范围： (6)3）如何实现自身的功能： (6)四、均衡技术 (6)1）基本思想 (6)2）适用范围 (7)3）如何实现自身的功能 (7)五、信道编码技术 (7)1）信道编码技术产生的原因与作用 (7)2）信道编码技术的基本思想及优缺点 (8)3）适用范围 (8)4）信道编码技术及功能的实现 (8)（1）分组码 (9)（2）卷积码 (9)（3）Turbo码 (10)（4）交织 (10)（5）伪随机序列扰码 (11)六、扩频技术 (11)1）基本思想 (12)2）适用范围 (12)3）如何实现自身的功能 (12)（1）直接序列扩频与解扩的原理 (12)（2）跳频扩频通信系统 (12)抗衰落技术一、概述衰落对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的影响，严重的衰落甚至会使传播中断，随着移动通信技术的发展，传输的数据速率越来越高，人们对信号正确有效地接收的要求也越来越重要，在移动通信中，移动信道的多径传播、时延扩展以及伴随接收机移动过程产生的多普勒频移会使接收信号产生严重衰落；阴影效应会使接收的信号过弱而造成通信中断；信道存在的噪声和干扰也会使接收信号失真而造成误码；为了改善和提高接收信号的质量，在移动通信中就必须使用到抗衰落技术。
1）引起衰落的原因的也是最重要的衰落成因。
多条射线的产生，可能是由于地面、大气不均匀层或天线附近的地形地物的反射，也可能是由于电离层多次反射、电离层中的寻常波和非常波或天波和地波的同时出现。
多径干涉形成的衰落通常称为多径衰落或干涉型衰落。
非正常衰减发生时，接收信号电平低于正常值，从而形成衰落。
移动通信系统中抗衰落技术的研究
目录1.概述 (4)2.主要的抗衰落技术 (5)2.1.分集接收技术 (5)2.11 分集技术主要包含两方面 (6)2.12 分集方式 (6)2.13 合并方式 (8)2.2 RAKE接收 (10)2.3.纠错编码技术 (11)2.3.1分组码 (12)2.3.2卷积码 (12)2.3.3交织编码 (12)2.4. 均衡技术 (13)3.小结 (15)1.概述衰落是影响通信质量的主要因素。
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。
这些影响对于任何调制技术来说都会产生很强的负面效应。
移动通信系统需要利用信号处理技术来改进恶劣的无线电传播环境中的链路性能。
对路径传输损耗，主要靠增大发射功率，以提高接收信号的场强来解决。
对慢衰落所造成的接收信号功率的波动，通常借助“宏分集”来解决。
无线传输所面临的最大问题是信道的时变多径衰落，克服多径衰落主要用“微分集”来解决，这也是人们通常所说的分集技术。
抗多径衰落还常用均衡技术和差错控制编码技术。
均衡可以补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰(ISI)。
信道编码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的。
均衡、分集和信道编码这三种技术都被用于改进无线链路的性能，也就是希望减小瞬时误码率。
这三种技术在用来改进接收信号质量时，既可单独使用，也可组合使用。
但是在实际的无线通信系统中，每种技术在实现方法、所需费用和实现效率等方面具有很大的不同。
在下面的各节里，我们将分别介绍分集接收、交织与编码、均衡等抗衰落技术。
2.主要的抗衰落技术2.1.分集接收技术基本思想把接收到的多个衰落独立的信号加以处理，合理地利用这些信号的能量来改善接收信号的质量及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。
作用①充分利用接收信号的能量②减小接收信号的衰落深度和衰落持续时间分集：接收多路不相关的信号并合并。
目标：对抗多径信道造成的衰落和延时串扰。
第05章抗衰落技术
➢ 从哪里可以获得不同的分集支路？ ➢ 如何使得各支路衰落尽可能不相关？ ➢ 如何处理多个不同分集支路获得的信息？
数字移动通信 5-14
5.2.1 分集原理及分类
一、分集原理
接收端对收到的经过多个相互独立路 径传输的信号（携带同一信息）进行特 定处理，来减小衰落的深度与持续时间。
Bc ➢f
数字移动通信 5-24
4、角度分集
基本原理
➢ 由于地形地貌和建筑物等环境因素不同，不同路径达 到接收端的信号可能来自于不同方向。
➢ 采用方向性天线，分别指向不同的信号达到角度，则 每个方向上的多径信号是不相关的，从而得到分集的 信号。
分集技术 (Diversity Techniques) —出发点：有意识地分离多径信号并恰当合并以提高接
收信号的信噪比来抗衰落 —常用的分集技术包括空间分集、频率分集和时间分集等 —CDMA系统常使用RAKE接收机来改善链路性能
数字移动通信
5.1 概述
均衡技术(Equalization Techniques) —出发点：通过补偿信道衰落引起的畸变来减小
数字移动通信 5-20
1、空间分集
实例:假定短波电台的传输频率为20MHz，依据空 间分集的要求，如何使用两根接收天线，天线之间至 少需要相隔多远？ 对应的波长为15m 天线之间至少相距7.5m
数字移动通信 5-21
仍然未解决的问题
为什么要让天线相距这么远呢？ 为了保证各天线收到信号的非相关性 如果各路信号具有一定相关性会对分集性能产生什 么影响呢？
数字移动通信 5-15
一、分集原理
分集的概念包含了两层意思（分开+集合）
➢ 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；
抗衰落技术
1．空间分集（Space Diversity）
移 动 通 信 原 理
图4-2 空间分集示意图
16
1．空间分集（Space Diversity）
• 对于空间分集而言，分集的支路数M越
移 大，分集的效果越好。但当M较大时
动 通
（如M >3），分集的复杂性增加，分集
信 增益的增加随着M的增大而变得缓慢。
移 选择式合并（Selective Combining）、最
动 大比合并（Maximum Ratio Combing）、
通 信
等增益合并（Equal Gain Combining）和
原 开关式合并（Switching Combining）。
本章提示
衰落是移动通信信道的基本特征。
移 多径传播使接收信号不仅包含数量约为
动 通
10Hz～100Hz的多普勒频移和几十分贝
信 的深度衰落，而且有数微秒的时延差。
原 这些影响会造成传输性能的下降和严重
理
的码间干扰（ISI），使数字信号误码率
增加。
1
本章提示
阴影效应和气象条件的变化会造成信号
移 动
幅度的降低和相位变化。这都是移动信
动 通 信 原 理
11
4.2 分集接收技术
• 4.2.1 分集技术的基本概念及方法
移 • 4.2.2 分集信号的合并技术
动 通
• 4.2.3 分集系统的性能
信 • *4.2.4 RAKE接收机
原 理
• *4.2.5 隐分集技术
12
4.2.1 分集技术的基本概念及方法
• 分集技术（Diversity Techniques）就是研
6
移动通信抗衰落技术课件
M
PM(St) Pk(kt)
k1
(4 - 9)
1. 选择式合并的性能：
由式(4-8)可见， γk≤γt， 即r2k/2Nk≤γt， 或
第4章 抗信道衰落技术
1
一 抗衰落技术
一般来说，为解决移通信系统的设计问题，必须 搞清三个问题： (1)无线电信号在移动信道中可能发生的变化以及发 生这些变化的原因; (2)对于特定的无线传输技术，这些变化对传输质量 和系统性能有什么影响； (3)有哪些方法或技术可供用来克服这些不利影响。
2
一 抗衰落技术
为了提高移动通信系统的性能，采用以下技术在用来改进接收质量： 分集接收 用来补偿衰落信道损耗 信道均衡 补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰（ISI）。 信道编码 通过发送信息时加入冗余的数据位来改善通信链路的性能。 交织编码 智能天线 空时编码 混合自动请求重传 ……
解：根据题意，有：
t 0
0.1
由式 (4-15) ,即M条支路的中断概率为：
1. 选择式合并的性能：
（1）使用 4 支路分集, 即 M= 4, 可得 :
P 4(1d 0)B (1e0.1)40.000082
（2）如果不用分集 , 令 (4-15) 式中 M = 1:
P 1 (1d 0)B (1 e 0 .1 )1 0 .095
比较P4和P1，没有使用分集时的SNR低于阈值的概率要比采 用4条分集高三个数量级（或可通率低三个数量级）。
2、最大比率合并的性能：
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第5章 均衡和分集技术
• 利用信道编码进行检错和纠错(包括前向纠错FEC 和自动请求重传 ARQ) 是降低通信传输的差错率，
保证通信质量和可靠性的有效手段；
· 为提高通信系统的综合抗干扰能力而采用扩频和
跳频技术；
第5章 均衡和分集技术
·为减少蜂窝网络中的共道干扰而采用扇区天线、 多
波束天线和自适应天线阵列等；
第5章 均衡和分集技术
• 移动通信抗干扰背景
• 抗干扰历来是无线电通信的重点研究课题。在移动信道中，
除存在大量的环境噪声和干扰外，还存在大量电台产生的干
扰，如邻道干扰、共道干扰和互调干扰等。 • 网络设计者在设计、开发和生产移动通信网络时，必须预计 到网络运行环境中会出现的各种干扰 ( 包括网络外部产生的 干扰和网络自身产生的干扰)强度， 并采取有效措施， 保证 网络在运行时，干扰电平和有用信号相比不超过预定的门限 值(通常用信噪比 S／N或载干比C／I来度量)， 或者保证传 输差错率不超过预定的数量级。
第5章 均衡和分集技术
5.2 均衡基本概念
• 采用增加增加信号电平的方法来降低迟延扩展引 起的误码率是完全徒劳的，只有采用自适应均衡
才是根本的解决办法。
第5章 均衡和分集技术
均衡技术
在信道特性C(ω)确知条件下，人们可以精心设计接收和
第5章 均衡和分集技术
均衡器背景知识
• 当信道传输函数非理想时，按理想传输信道设计 的无码间干扰系统具有码间干扰。 • 当信道特性已知时： – 解决方法是在接收端前加入信道均衡器，将码 间干扰消除或尽量减少。
– 三种设计均衡器方法
• 基于ML方法 • 基于线性滤波器方法 • 基于判决反馈方法
第5章 均衡和分集技术
第5章 均衡和分集技术
• 在GSM系统中，比特速率为270kbit／s，则每一比
特时间为3.7s。因此，一比特对应1.1km。假如反
射点在移动台之后lkm，那么反射信号的传输路径
将比直射信号长2km。这样就会在有用信号中混有
比它迟到两比特时间的另一个信号，出现了码间干 扰。时间色散似乎是个很棘手的问题，不过在 GSM系统中采用了自适应均衡技术，这一问题的 严重性得以缓解。
第5章 均衡和分集技术
5.1 简介
• 均衡技术指各种用来处理码间干扰(ISI)的算法和实 现方法。在移动环境中，由于信道的时变多径传播 特性，引起了严重的码间干扰，这就需要采用均衡
技术来克服码间干扰。而且要求均衡器是自适应的。
• 分集接收是用来补偿衰落信道衰耗的，它通常要通 过两个或更多的接收天线来实现。CDMA系统通常 使用RAKE接收机，它能通过时间分集来改善链路 性能。
第5章 均衡和分集技术
第5章 均衡和分集技术
5.1 简介
5.2 均衡基本概念
5.3 自适应均衡器
5.4 分集接收 5.5 RAKE接收 思考题与习题
第5章 均衡和分集技术
• 移动信道利用无线电波传播信号, 信道是敞开的,
很多因素都可能影响信号质量,信道条件恶劣，
主要包括两个方面： (1)传播损耗与衰落(第3章)； (2)噪声与干扰(第3章)。
背景知识
1965、66年，Lucky提出用于数字通信中的基于迫零算法的自 适应均衡算法； – 结合1976年提出的TCM编码调制方法，使电话线上的 Modem速率提高到9600－28800bps。 1966年，Widrow提出基于最小均方误差的信道均衡算法； 1967年，Austin提出判决反馈的均衡算法； 1972年，Forney提出基于最大似然的均衡算法，即Viterbi均衡。 1975年，Sato最先提出盲均衡算法。
· 在CDMA通信系统中， 为了减少多址干扰而使用干
扰抵消和多用户信号检测器技术。
第5章 均衡和分集技术
衰落是影响移动通信质量的主要因素。 抗衰落的方法：
• 衰落储备是通信系统没加入任何抗衰落技术措施时，为保
证通信的可靠性(可通率T)，接收信号功率中值PR 应增大的 幅度，一般为10~20dB，即10~100倍。 若衰落储备全由提高PT 提供，按传播损耗中值求出PT =10W，加上衰落储备后 PT =100~1000W，太大！这不是个
第5章 均衡和分集技术
• 移动通信系统中采用的抗干扰措施是多种多样的， 主要有：
• 为克服由多径干扰所引起的多径衰落， 广泛采用
分集技术(包括空间分集、 频率分集、 时间分集以
及RAKE接收技术等)、 自适应均衡技术和选用具
有抗码间干扰和时延扩展能力的调制技术 ( 如多电 平调制、 多载波调制等)；
好办法。所以实际通信系统一般都加入下述的抗衰落技术。
第5章 均衡和分集技术
(1). 分集接收 (2). RAKE接收
(3). 纠错编码
• 数据发送之前,在信息码元中再增加一些码元(冗余码元,监 督码元),用来供接收端纠正或检出信息在信道中传输时互 为干扰,பைடு நூலகம்声或衰落所造成的误码.
(4). 自适应均衡
• 接收端的均衡器产生与信道相反的特性,用来抵消信道由于 多径传播引起的码间干扰。
第5章 均衡和分集技术
时间色散和均衡背景
• 数字传输的引入带来了另一问题是时间色散。这一 问题也起源于反射，但与多径衰落不同，其反射信
号来自远离接收天线的物体约在几千米远处。由基
站发送“1”、“0”序列，如果反射信号的达到时间 刚好滞后直射信号一个比特的时间，那么接收机将 在从直射信号中检出“0”的同时，还从反射信号中 检出“1”，于是导致符号“1”对符号“0”的干扰。
第5章 均衡和分集技术
• 信道可以是金属线、光缆、无线链路等，每种信道
有其自己的特性，如带宽、衰减等等。因此，最佳
接收机应适合用于特殊类型传输信道，这就意味着
该接收机应知道信道是什么样的，否则就不是最佳
接收机：我们要做的事情就是建立一个传输信道 （即空中接口）的数学模型，计算出最可能的传输 序列，这就是均衡器。
背景知识
• 当信道特性未知时
– 半盲方式
• 通过发送一些特定的已知信息，测量信道特性，然后根据测量得 到的信道特性进行均衡。
– 盲均衡方式
• 根据信道特性与信息的统计特性不同，直接分离信号和信道。
• 当信道特性随时间变化时 – 自适应均衡
• 通过某种方法，根据接收信号自适应调整信道均衡的参数。
第5章 均衡和分集技术