《移動(dòng)通信》通信理論教研中心鄭毅3-1第三章抗衰落技術(shù)2023/7/19第三章抗衰落技術(shù)3.1信道編碼*

3.2調(diào)制技術(shù)（略）3.3擴(kuò)頻通信技術(shù)3.4分集技術(shù)3.5均衡技術(shù)3.6LTE基本技術(shù)《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-22023/7/193.1.1線性分組碼3.1.2卷積碼3.1.3交織編碼3.1.4Turbo碼3.1信道編碼《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-32023/7/19信道編碼是為了保證通信系統(tǒng)的傳輸可靠性，克服信道中的噪聲和干擾，而專門設(shè)計(jì)的一類抗干擾技術(shù)和方法。信道編碼又稱為糾錯(cuò)編碼或抗干擾編碼，具體的做法是在信息碼之外人為地附加一些監(jiān)督碼，監(jiān)督碼不攜帶用戶信息，在接收端利用監(jiān)督碼與信息碼之間的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)和糾正信息碼在傳輸中的差錯(cuò)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-42023/7/19對(duì)用戶來說監(jiān)督碼是多余的，最終也不傳送給用戶，但它提高了傳輸?shù)目煽啃浴Ｒ话銇碚f，引入的監(jiān)督碼越多，碼的糾錯(cuò)檢錯(cuò)能力越強(qiáng)，但降低了信道的傳輸效率。信道編碼的目的是尋找一種編碼方法以最少的監(jiān)督碼元為代價(jià)，換取最大程度的可靠性的提高?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-52023/7/19糾錯(cuò)編碼分類：從不同的角度出發(fā)，糾錯(cuò)編碼可以有如下不同的分類方法：(1).按碼組的功能，分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼；(2).按碼組中監(jiān)督碼元與信息碼元之間的關(guān)系，分為線性碼和非線性碼；(3).按碼組中信息碼元和監(jiān)督碼元的約束關(guān)系，分為分組碼和卷積碼?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-62023/7/19兩個(gè)碼組中對(duì)應(yīng)位上不同的位數(shù)，稱為碼組的距離，簡(jiǎn)稱碼距。碼組距離的最小值，稱為最小碼距（d0），d0的大小直接關(guān)系著這種編碼的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力。

d0=1時(shí)，沒有檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力；d0=2時(shí)，具有檢查一個(gè)差錯(cuò)的能力；d0=3時(shí)，用于檢錯(cuò)時(shí)具有檢查兩個(gè)差錯(cuò)的能力，用于糾錯(cuò)時(shí)具有糾正一個(gè)差錯(cuò)的能力?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-72023/7/19一般情況下，編碼的檢、糾錯(cuò)能力與最小碼距d0的關(guān)系，可分為以下三種情況：(1).為檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距：d0≥e+1

(2).為糾正t個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距：d0≥2t+1

(3).為糾正t個(gè)錯(cuò)碼，同時(shí)檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距：d0≥e+t+1(e＞t)《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-82023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-92023/7/19線性碼：指信息位和監(jiān)督位滿足一組線性方程的碼。如果碼長(zhǎng)為

n，信息位數(shù)為k，表示為（n，k）

則監(jiān)督位數(shù)

r=n-k

編碼效率為

R=k/n3.1.1線性分組碼1．生成矩陣輸入的信息碼組為：輸出的碼組為：編碼的線性方程組為：一、線性分組碼《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-102023/7/19改寫成相應(yīng)的矩陣形式為：G為碼的生成矩陣

，找到了矩陣G，編碼的方法就完全確定了。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-112023/7/19

2．監(jiān)督矩陣前面的矩陣可改寫為：《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-122023/7/19上式還可以簡(jiǎn)記為：H為線性碼的監(jiān)督矩陣，只要監(jiān)督矩陣給定，編碼時(shí)監(jiān)督位和信息位的關(guān)系就完全確定了?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-132023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-142023/7/19H

的行數(shù)就是監(jiān)督關(guān)系式的個(gè)數(shù)，等于監(jiān)督位的數(shù)目r，而H的列數(shù)就是碼長(zhǎng)n，故H為r×n階矩陣。前面式中的

H矩陣可以分為下面兩部分：《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-152023/7/19其中

P

為

r×k階矩陣，Ir為

r×r階單位方陣，這樣的監(jiān)督矩陣稱為典型形式的監(jiān)督矩陣。如果知道典型形式的監(jiān)督矩陣和信息碼元，就能確定各個(gè)監(jiān)督碼元。典型監(jiān)督矩陣

H

和典型生成矩陣

G

之間有如下關(guān)系：《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-162023/7/19典型生成矩陣：Q

為

k×r階矩陣，Q為矩陣P的轉(zhuǎn)置，即：

將

Q

的左邊加上一個(gè)

k×k

階單位方陣，就構(gòu)成生成矩陣

G。信息位和典型生成矩陣相乘得到整個(gè)碼組：《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-172023/7/193．校正子若在接收端，接收碼組為：則發(fā)送碼組和接收碼組之差為：E是傳輸中產(chǎn)生的錯(cuò)碼行矩陣，也稱為錯(cuò)誤圖樣：該位接收碼元無錯(cuò)該位接收碼元有錯(cuò)《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-182023/7/19若接收碼組中無錯(cuò)碼，即

E=0，則

R=C，則：當(dāng)接收碼組有錯(cuò)碼，上式不成立，右端不等于零：式中

S

稱為校正子，它只與錯(cuò)誤圖樣

E有關(guān)，而與發(fā)送的具體碼字

C無關(guān)。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-192023/7/19不同的錯(cuò)誤圖樣有不同的校正子，它們有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，可以從校正子與錯(cuò)誤圖樣的關(guān)系表中確定錯(cuò)碼的位置。接收端對(duì)接收碼組譯碼步驟如下：(1).計(jì)算校正子

S；(2).根據(jù)校正子檢出錯(cuò)誤圖樣

E；(3).計(jì)算發(fā)送碼組的估值

。二、循環(huán)碼循環(huán)碼是線性分組碼中最重要的一個(gè)子類，它是以現(xiàn)代代數(shù)理論作為基礎(chǔ)建立起來的。循環(huán)碼檢錯(cuò)糾錯(cuò)的能力較強(qiáng)，可采用碼多項(xiàng)式描述，能夠用移位寄存器來實(shí)現(xiàn)，譯碼電路簡(jiǎn)單。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-202023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-212023/7/191．循環(huán)碼的多項(xiàng)式表示循環(huán)碼除了具有線性分組碼的一般性質(zhì)外，還具有循環(huán)性，即循環(huán)碼中任一許用碼組經(jīng)過循環(huán)移位后所得到的碼組仍然是它的一許用碼組。對(duì)任意一個(gè)碼長(zhǎng)為n

的循環(huán)碼，一定可以找到一個(gè)惟一的n-1次多項(xiàng)式表示，即在兩者之間可以建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-222023/7/192．循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式和生成矩陣在循環(huán)碼中，一個(gè)(n，k)碼有2k個(gè)不同的碼組。若用

g(x)表示其中前(k-1)位皆為“0”的碼組，則

g(x)

，xg(x)

，…，xk-1g(x)都是碼組，而且是

k個(gè)線性無關(guān)的碼組。

g(x)必須是一個(gè)常數(shù)項(xiàng)不為“0”的(n-k)次多項(xiàng)式，并且，還是

(n，k)碼中次數(shù)為

(n-k)的唯一的一個(gè)多項(xiàng)式?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-232023/7/19我們稱這個(gè)唯一的(n-k)次多項(xiàng)式

g(x)為循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式。確定了

g(x)

，整個(gè)(n，k)循環(huán)碼就被確定了。循環(huán)碼的生成矩陣

G

為：《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-242023/7/193．CRC校驗(yàn)循環(huán)碼特別適合誤碼檢測(cè)，在實(shí)際應(yīng)用中許多用于誤碼檢測(cè)的碼都屬于循環(huán)碼，用于誤碼檢測(cè)的循環(huán)碼稱作循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC碼）。常用的CRC碼有：(1).CRC-12生成多項(xiàng)式為(2).CRC-16生成多項(xiàng)式為(3).CRC-CCITT生成多項(xiàng)式為(4).CRC-32生成多項(xiàng)式為《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-252023/7/19在CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，前向業(yè)務(wù)信道、半速率前向業(yè)務(wù)信道、前向鏈路的同步信道、尋呼信道和其他邏輯信道中都使用了CRC校驗(yàn)。在GSM系統(tǒng)中，話音信息、控制信息和同步信息在傳輸過程中都使用了CRC校驗(yàn)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-262023/7/193.1.2卷積碼一、基本概念卷積碼不同于前面講的線性分組碼和循環(huán)碼，它是一類有記憶的碼，它的監(jiān)督元不僅與本組的信息元有關(guān)，而且還與前若干組的信息元有關(guān)。這種碼的糾錯(cuò)能力強(qiáng)，不僅可糾正隨機(jī)差錯(cuò)，而且可糾正一定的突發(fā)差錯(cuò)。卷積碼根據(jù)需要，有不同的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的糾錯(cuò)能力。但都有類似的編碼規(guī)律。

《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-272023/7/19卷積碼一般可表示為（n,k,m），k

表示編碼器輸入端信息位數(shù)目，n

表示編碼器輸出端碼元個(gè)數(shù)，m表示編碼器中寄存器的節(jié)數(shù)，監(jiān)督位數(shù)目為n-k。卷積碼也可簡(jiǎn)單的表示為（n,k）。m級(jí)移位寄存器的編碼器，其約束長(zhǎng)度L=m+1，編碼效率為R=k/n?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-282023/7/19卷積碼的典型結(jié)構(gòu)可看做一個(gè)有k個(gè)輸入端，n個(gè)輸出端，并且具有m節(jié)寄存器的有記憶時(shí)序網(wǎng)絡(luò)。卷積碼的典型編碼器結(jié)構(gòu)如圖3-1所示?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-292023/7/19圖3-1

卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)bkCn二、卷積碼的描述《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-302023/7/19卷積碼的描述可以分為兩大類型：(1).解析法解析法用數(shù)學(xué)公式直接表達(dá)，包括：離散卷積法、生成矩陣法、碼生成多項(xiàng)式法。(2).圖形法圖形法包括：狀態(tài)圖、樹圖以及網(wǎng)格圖。圖3-2為（2,1,2）卷積碼編碼器，即編碼器輸入端信息位數(shù)目為1，編碼器輸出端碼元個(gè)數(shù)為2，編碼器中寄存器的節(jié)數(shù)為2，下面以此為例進(jìn)行說明?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-312023/7/19圖3-2(2,1,2)卷積碼編碼器1．離散卷積法設(shè)輸入信息位為

b，經(jīng)編碼后輸出為兩路碼組分別為C1和C2。若兩路輸出的編碼器脈沖沖激響應(yīng)分別為g1和g2。則對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輸出序列C1和C2，分別是信息位

b

與

g1、

g2

的離散卷積，即C1和C2經(jīng)過并/串變換后，得到輸出碼組

C?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-322023/7/192．碼多項(xiàng)式法將輸入信息位

b

和兩路輸出的編碼器脈沖沖激響應(yīng)g1、

g2分別用多項(xiàng)式表征：b(D)、g1(D)、

g2

(D)。其中D表示單位時(shí)延變量，Dk表示相對(duì)于時(shí)間起點(diǎn)k個(gè)單位時(shí)間的時(shí)延。則輸出的碼組多項(xiàng)式

C(D)為

b(D)和g

(D)相乘：C1(D)=b(D)×

g1(D)C2(D)=b(D)×

g2(D)C1和C2經(jīng)過并/串變換后，得到輸出碼組

C?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-332023/7/193．狀態(tài)圖卷積碼除了用解析表達(dá)方式以外，還可以采用比較形象的三種圖形表示法，其中狀態(tài)圖則是圖形法的基礎(chǔ)。對(duì)每個(gè)輸入的二進(jìn)制信息比特，編碼器狀態(tài)變化有兩種可能，輸出的分支碼字也只有兩種可能。用圖來表示上述輸入信息比特所引起狀態(tài)的變化以及輸出的分支碼字，這就是編碼器的狀態(tài)圖。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-342023/7/19(2,1,2)卷積碼狀態(tài)圖如圖3-3所示，圖中圓圈內(nèi)的數(shù)字表示狀態(tài)，共有4個(gè)狀態(tài)，兩狀態(tài)轉(zhuǎn)移的箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方向，連線的格式表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件，虛線表示輸入信息為1，實(shí)線表示輸入信息為0，并且在連線上方的括號(hào)內(nèi)注明輸入信息，括號(hào)外的數(shù)字則表示對(duì)應(yīng)的輸出碼字?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-352023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-362023/7/19圖3-3

(2,1,2)卷積碼狀態(tài)圖狀態(tài)圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，表明了在某一時(shí)刻編碼器的輸入比特和輸出碼字的關(guān)系，但其時(shí)序關(guān)系不夠清晰，不能描述隨著信息比特的輸入，編碼器狀態(tài)與輸出碼字隨時(shí)間的變化情況，并且輸入數(shù)據(jù)信息很多時(shí)將產(chǎn)生重復(fù)。為了解決時(shí)序關(guān)系，在狀態(tài)圖的基礎(chǔ)上以時(shí)間為橫軸將狀態(tài)圖展開，形成了時(shí)序不重復(fù)的樹圖?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-372023/7/194．樹圖樹圖是以時(shí)序關(guān)系為橫軸將狀態(tài)圖進(jìn)行展開，展示出編碼器的所有輸入和輸出的可能性。(2,1,2)卷積碼的樹圖如圖3-4所示，當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)序列為(11010)時(shí)，在樹圖中用虛線標(biāo)出了其軌跡，得到輸出碼字為(11,01,01,00,…)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-382023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-392023/7/19圖3-4

(2,1,2)卷積碼樹圖虛線：輸入(11010)輸出(11,01,01,00,…)樹圖展示了編碼器的所有輸入輸出的可能情況，展示了一目了然的時(shí)序關(guān)系。每一個(gè)輸入數(shù)據(jù)序列都可以在樹圖上找到一條惟一的不重復(fù)的路徑。但樹圖會(huì)隨著輸入數(shù)據(jù)的增加而不斷地一分為二向后展開，必然會(huì)產(chǎn)生大量的重復(fù)狀態(tài)，故樹圖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不斷重復(fù)，如圖3-4從第4條支路開始，上半部分與下半部分完全相同。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-402023/7/195．網(wǎng)格圖網(wǎng)格圖既有明顯時(shí)序關(guān)系又不產(chǎn)生重復(fù)圖形結(jié)構(gòu)，是圖形表示法中最有用、最有價(jià)值的圖形形式，特別適合用于卷積碼的譯碼，備受重視。網(wǎng)格圖也稱籬笆圖，是由狀態(tài)圖和樹圖演變而來，實(shí)際就是在時(shí)間軸上展開編碼器在各時(shí)刻的狀態(tài)圖。它既保留了狀態(tài)圖簡(jiǎn)潔的狀態(tài)關(guān)系，又保留了樹圖時(shí)序展開的直觀特性?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-412023/7/19(2,1,2)卷積碼網(wǎng)格圖如圖3-5所示。它在橫軸上僅僅保留4個(gè)基本狀態(tài)，在圖中用黑色小圓圈表示。隨著時(shí)間的推移和信息比特的輸入，編碼器從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)，狀態(tài)每變化一次就輸出一個(gè)分支碼字。兩點(diǎn)的連線則表示一個(gè)確定的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方向，輸入信息若為1，為下分支，用虛線表示；輸入信息若為0，為上分支，用實(shí)線表示。連線上面的數(shù)字就是相應(yīng)的輸出碼字?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-422023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-432023/7/19圖3-5(2,1,2)卷積碼網(wǎng)格圖輸入

(11010)，則輸出為(11,01,01,00,10,11)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-442023/7/19輸入信息序列、編碼器輸出序列和網(wǎng)格圖中一條路徑是惟一對(duì)應(yīng)的。當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)序列為(11010)時(shí)，找出編碼時(shí)網(wǎng)格圖中的路徑，得到編碼器輸出序列為

(11,01,01,00,10,11)。同樣，對(duì)編碼器輸出序列(11,10,11,00,11,01)，可以很方便地從網(wǎng)格圖中找到相應(yīng)的輸入信息為(100011)。三、卷積碼的維特比譯碼譯碼器的作用就是要根據(jù)某種準(zhǔn)則以盡可能低的錯(cuò)誤概率對(duì)輸入信息作出估計(jì)。卷積碼的譯碼可以分為兩類：(1).代數(shù)譯碼的門限譯碼；(2).概率譯碼的序列譯碼與維特比譯碼。前者利用編碼本身的代數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解碼，后者要利用信道的統(tǒng)計(jì)特性。維特比譯碼是目前最常采用的譯碼方法，該算法是1967年由Viterbi提出?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-452023/7/19卷積碼譯碼通常采用最大似然準(zhǔn)則，對(duì)于二進(jìn)制對(duì)稱信道，它等效于最小漢明距離準(zhǔn)則。最大似然算法的基本思想是：把接收序列和所有可能發(fā)送序列進(jìn)行比較，選擇一個(gè)碼距最小的序列作為發(fā)送序列《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-462023/7/19維特比譯碼是基于最大似然準(zhǔn)則的最重要的卷積碼譯碼方法，它不是一次計(jì)算比較所有路徑，而是采用逐步比較的方法來逼近發(fā)送序列的路徑。即把接收序列和編碼器在此期間可能輸出的分支碼字作比較，計(jì)算它們的漢明距離，并把它們分別累加到之前的各支路累加漢明距離上。比較進(jìn)入下一節(jié)點(diǎn)的各支路累加結(jié)果并進(jìn)行選擇，保留漢明距離最小的一條路徑，作為幸存路徑，最后到達(dá)終點(diǎn)的一條幸存路徑即為解碼路徑?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-472023/7/19設(shè)編碼器的初始狀態(tài)為E0=00，輸入數(shù)據(jù)序列為(1011100)，由網(wǎng)格圖可得對(duì)應(yīng)的編碼后序列為：經(jīng)過信道傳輸后，在接收端收到的信號(hào)序列為其中有下劃線的表示發(fā)生了誤碼。

(2,1,2)卷積碼的維特比譯碼步驟見圖3-6?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-482023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-492023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-502023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-512023/7/19上述譯碼結(jié)果確定了一條最大似然路徑，對(duì)應(yīng)的符號(hào)序列可作為譯碼輸出結(jié)果發(fā)送給用戶，但當(dāng)接收序列很長(zhǎng)時(shí)，維特比譯碼對(duì)存儲(chǔ)器要求很高。但當(dāng)譯碼進(jìn)行到一定時(shí)刻，如第

N

個(gè)符號(hào)周期時(shí)，幸存路徑一般合并為一，即正確符號(hào)出現(xiàn)的概率趨于1，這樣就可以對(duì)第一個(gè)支路作出判決，把相應(yīng)的比特送給用戶，但這樣的譯碼已經(jīng)不是真正意義上的最大似然估計(jì)。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-522023/7/19前面介紹的線性分組碼、循環(huán)碼和卷積碼，大部分是用于糾正隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)的。而實(shí)際的移動(dòng)信道既不是純隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)信道，也不是純突發(fā)差錯(cuò)信道，而是混合信道。交織編碼按照改造信道的思路來分析問題，解決問題。它利用發(fā)送端的交織器和接收端的解交織器，將一個(gè)有記憶的突發(fā)連續(xù)差錯(cuò)信道改造成一個(gè)隨機(jī)分散獨(dú)立差錯(cuò)信道。3.1.3交織編碼《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-532023/7/19交織編碼本身并不具備信道編碼的最基本的糾錯(cuò)檢錯(cuò)能力，而只是將信道改造為隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)信道，以便于更加充分地利用糾正隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)的信道編碼。從嚴(yán)格意義上說，交織編碼并不是一類信道編碼，而只是一種信息處理手段?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-542023/7/19交織編碼的實(shí)現(xiàn)方式有：分組交織、幀交織、隨機(jī)交織、混合交織等。分組交織器實(shí)現(xiàn)框圖如圖3-7所示。圖3-7分組交織器實(shí)現(xiàn)框圖《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-552023/7/19交交織、解交織步驟如下：(1).輸入數(shù)據(jù)經(jīng)信道編碼后為：

(2).發(fā)送端交織器為一個(gè)行列交織矩陣存儲(chǔ)器，它按行寫入按列讀出，即為：讀出順序5《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-562023/7/19(3).交織器輸出送入突發(fā)信道的信號(hào)為：

(4).假設(shè)在突發(fā)信道中受到兩個(gè)突發(fā)干擾，第一個(gè)突發(fā)干擾影響4位，產(chǎn)生于c11至c7

，第二個(gè)突發(fā)干擾影響4位，產(chǎn)生于c18至c14。則突發(fā)信道的輸出信號(hào)為：4《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-572023/7/19(5).在接收端，將受突發(fā)干擾的信號(hào)送入解交織器，解交織器也是一個(gè)行列交織矩陣存儲(chǔ)器，按列寫入按行讀出，即為：讀出順序3《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-582023/7/19(6).解交織器輸出信號(hào)為：可見，經(jīng)過交織和解交織后，將原來信道中連錯(cuò)4位的連續(xù)突發(fā)差錯(cuò)，變成了隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)。2《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-592023/7/193.1.4Turbo碼傳統(tǒng)的分組碼、卷積碼在實(shí)際的應(yīng)用中都存在一個(gè)困難，即為了盡量接近Shannon信道容量的理論極限，對(duì)分組碼需要增加碼字的長(zhǎng)度，這將導(dǎo)致譯碼設(shè)備復(fù)雜度的大大增加；對(duì)卷積碼需要增加碼的約束長(zhǎng)度，會(huì)造成最大似然估計(jì)譯碼器的計(jì)算復(fù)雜度以指數(shù)增加，最終復(fù)雜到無法實(shí)現(xiàn)。1《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-602023/7/19為了克服這一難題，人們?cè)?jīng)提出各種編碼方法，基本思想就是將一些簡(jiǎn)單的編碼合成為復(fù)雜的編碼，譯碼過程也可以分成許多較容易實(shí)現(xiàn)的步驟來完成。1993年C.Berrou等人在ICC國(guó)際會(huì)議上提出了一種采用重復(fù)迭代譯碼方式的并行級(jí)聯(lián)碼Turbo碼，Turbo是英文中的前綴，是指帶有渦輪驅(qū)動(dòng)，即反復(fù)迭代的含義。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-612023/7/19Turbo碼巧妙地將卷積碼和隨機(jī)交織器相結(jié)合，采用軟輸入/輸出譯碼器，可以獲得接近Shannon編碼定理極限的性能。由于Turbo碼有著優(yōu)良的性能，因而被廣泛應(yīng)用于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，但因它存在時(shí)延，故主要用于非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通信中。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-622023/7/19典型的Turbo碼編碼器如圖3-8所示，圖中編碼器主要由三部分組成：(1).直接輸入；(2).經(jīng)過編碼器1，再經(jīng)過刪余矩陣后送入復(fù)接器；(3).經(jīng)過隨機(jī)交織器，編碼器2，再經(jīng)過刪余矩陣送入復(fù)接器。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-632023/7/19一、Turbo碼編碼原理0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-642023/7/19圖3-8Turbo碼編碼器結(jié)構(gòu)框圖Turbo碼編碼器結(jié)構(gòu)既可以采用串聯(lián)，也可以采用串并聯(lián)結(jié)合；編碼器可以是兩個(gè)，也可以是多個(gè)，由二維分量碼很自然地推廣到多維分量碼；分量碼既可以是卷積碼，也可以是分組碼，還可以是級(jí)聯(lián)碼；分量碼既可以相同，也可以不同；分量碼既可以是系統(tǒng)碼，也可以是非系統(tǒng)碼。但為了接收端進(jìn)行有效的迭代譯碼，分量碼選擇遞歸系統(tǒng)卷積碼（RSC）。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-652023/7/19交織器和一般的按行寫入按列讀出不同，是一個(gè)偽隨機(jī)交織器。它雖然僅僅是在RSC2編碼器之前將信息序列中的比特進(jìn)行隨機(jī)置換，但它對(duì)Turbo碼來說，卻起著至關(guān)重要的作用，在很大程度上影響著Turbo碼的性能。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-662023/7/19交織器在要發(fā)送的信息中加入隨機(jī)特性，使得兩個(gè)編碼器輸入互不相關(guān)，近似獨(dú)立。但由于譯碼時(shí)需要知道交織后信息比特的位置，故應(yīng)該是偽隨機(jī)的。當(dāng)交織器充分大時(shí)，Turbo碼實(shí)際上等效于一個(gè)很長(zhǎng)的隨機(jī)碼，這是它比以往的編碼能接近Shannon極限的原因。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-672023/7/19Turbo碼的交織器的重要作用就是在編碼中引入某些隨機(jī)特性，改變碼的重量分布，使重量很重以及很輕的碼字盡可能地少，改善碼距的分布，從而改善Turbo碼的整體糾錯(cuò)性能。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-682023/7/19刪余矩陣的作用是提高編碼碼率，使碼率盡量提高而誤碼率盡可能地降低。矩陣中每一行分別與分量編碼器相對(duì)應(yīng)，其中“1”表示保留相應(yīng)位置的校驗(yàn)比特，而“0”表示相應(yīng)位置上的校驗(yàn)比特被刪除（也稱為“打孔”）。復(fù)接器又稱合路器，其目的是將分量編碼器的輸出合成一路，是數(shù)據(jù)通信中常用的器件。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-692023/7/190《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-702023/7/19碼率為1/3的Turbo碼編碼器如圖3-9所示。分量編碼器是（2,1,4）的遞歸型系統(tǒng)卷積碼，碼率為1/2，存器級(jí)數(shù)m=4，生成多項(xiàng)式為：0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-712023/7/19圖3-9Turbo碼編碼器設(shè)輸入序列為：則圖3-9所示的第一個(gè)分量編碼器的系統(tǒng)輸出為：經(jīng)過遞歸迭代得到第二個(gè)分量輸出：假設(shè)經(jīng)過交織后的輸入信息序列為：則第三個(gè)分量編碼器輸出為：經(jīng)并/串后得到的碼率為1/3的Turbo碼序列為：0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-722023/7/19若要將碼率提高到1/2，則可以采用刪余技術(shù)，例如采用刪余矩陣：即刪去RSC1校驗(yàn)序列的偶數(shù)位，刪去RSC2校驗(yàn)序列的奇數(shù)位，從而得到碼率為1/2的Turbo碼：0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-732023/7/19由于交織器的出現(xiàn)，導(dǎo)致Turbo碼的最優(yōu)（最大似然）譯碼變得非常復(fù)雜，不可能實(shí)現(xiàn)，而一種次優(yōu)迭代算法在降低了復(fù)雜度的同時(shí)，又具有較好的性能。迭代譯碼的基本思想是分別對(duì)兩個(gè)RSC分量碼進(jìn)行最優(yōu)譯碼，以迭代的方式使兩者分享共同的信息，并利用反饋環(huán)路來改善譯碼器的譯碼性能。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-742023/7/19二、Turbo碼譯碼原理前面討論過的單個(gè)編譯碼器，通常在譯碼器的最后得到確定的譯碼比特輸出，稱為硬判決譯碼。而對(duì)于Turbo碼譯碼器，是輸出軟判決譯碼信息，即是由兩個(gè)與分量碼對(duì)應(yīng)的譯碼單元和交織與解交織器組成，將一個(gè)譯碼單元的軟判決譯碼信息輸出作為另一個(gè)譯碼單元的輸入，并將此過程迭代數(shù)次，以獲得更好的譯碼性能。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-752023/7/19Turbo碼譯碼器原理框圖如圖3-10所示將信息序列

xk及RSC1生成的校驗(yàn)序列

yk送入軟輸出譯碼器1，譯碼器1生成的信息序列，經(jīng)過交織后作為譯碼器2的輸入。信息序列

xk經(jīng)過交織器后，與RSC2生成的校驗(yàn)序列

y’k同時(shí)輸入譯碼器2。譯碼器2的輸出信息經(jīng)過解交織后反饋至譯碼器1，重復(fù)上述過程進(jìn)行軟判決，直到譯碼輸出的性能不再提高，將最后結(jié)果由譯碼器2輸出經(jīng)解交織后作為判決輸出。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-762023/7/190《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-772023/7/19圖3-10Turbo碼迭代譯碼Turbo譯碼中關(guān)于兩個(gè)分量碼譯碼器的算法有多種，它們構(gòu)成了Turbo碼的不同譯碼算法，這些算法有：(1).基于軟輸出維特比（SOVA）算法，追求每個(gè)碼字的錯(cuò)誤概率最小；(2).基于最大后驗(yàn)概率（MAP）算法，追求每個(gè)碼字譯碼錯(cuò)誤概率最小。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-782023/7/19目前提出的主要簡(jiǎn)化算法有以下三種：(1).對(duì)數(shù)域算法：即log-MAP，它實(shí)際上就是把標(biāo)準(zhǔn)算法中的似然函數(shù)，全部采用對(duì)數(shù)似然函數(shù)表示，這樣乘法運(yùn)算都變成了簡(jiǎn)單的加法運(yùn)算，大大簡(jiǎn)化運(yùn)算量；0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-792023/7/19(2).軟輸出維特比譯碼：其運(yùn)算量?jī)H僅是標(biāo)準(zhǔn)維特比算法的兩倍左右，最簡(jiǎn)單，但性能約損失1dB。(3).最大值運(yùn)算：即Max-log-MAP，它可以將對(duì)數(shù)域log-MAP運(yùn)算中以及似然值加法表示式中的對(duì)數(shù)分量忽略掉，使似然加法變成求最大值運(yùn)算，既可省去大部分加法運(yùn)算，更能省去對(duì)信噪比的估計(jì)，使得算法更為穩(wěn)健。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-802023/7/193.3擴(kuò)頻通信技術(shù)《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-812023/7/193.3.1概述3.3.2偽隨機(jī)序列3.3.3直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)3.3.4跳頻系統(tǒng)3.3.5RAKE接收機(jī)擴(kuò)頻通信，即擴(kuò)展頻譜通信(SpreadSpectrumCommunication)，是一種信息傳輸方式，用來傳輸信息的信號(hào)帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬，頻帶的擴(kuò)展由獨(dú)立于信息的擴(kuò)頻碼來實(shí)現(xiàn)，與所傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)無關(guān)；在接收端則用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)，恢復(fù)所傳的信息數(shù)據(jù)。這項(xiàng)技術(shù)又稱為擴(kuò)頻調(diào)制，而傳輸擴(kuò)頻信號(hào)的系統(tǒng)為擴(kuò)頻系統(tǒng)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-822023/7/19擴(kuò)頻信號(hào)具有良好的相關(guān)特性，包括尖銳的自相關(guān)特性和低值的互相關(guān)特性，使得擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)和保密性好等許多優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、宇宙通信、雷達(dá)、導(dǎo)航以及測(cè)距等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-832023/7/19擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)是香農(nóng)定理。香農(nóng)定理描述了信道容量、信號(hào)帶寬與信噪比之間的關(guān)系，它給出了通信系統(tǒng)所能達(dá)到的極限信息傳輸速率。在一定的信道容量條件下，信號(hào)帶寬和信噪比是可以互換的，即可通過增加信號(hào)帶寬來減小發(fā)送信號(hào)功率，也可以通過增加發(fā)送功率來減小信號(hào)的帶寬。根據(jù)此定理，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)雖然占有較大的信道帶寬，但它可以用較低的信噪比來傳輸信息，可以降低接收的信噪比門限值。3.3.1概述《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-842023/7/19一、主要工作方式1．直接序列擴(kuò)頻（DS-SS）直接序列擴(kuò)頻，簡(jiǎn)稱直接擴(kuò)頻或直擴(kuò)，這種方法就是直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)送端擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，而在接收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-852023/7/192．跳變頻率擴(kuò)頻（FH-SS）跳變頻率擴(kuò)頻，簡(jiǎn)稱跳頻，跳頻系統(tǒng)用偽隨機(jī)碼序列控制發(fā)射機(jī)的載頻，使其離散地在一個(gè)給定的頻帶內(nèi)跳變，形成一個(gè)寬帶的離散頻率譜，從而擴(kuò)展發(fā)射信號(hào)的頻率變化范圍?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-862023/7/193．跳變時(shí)間擴(kuò)頻（TH-SS）跳變時(shí)間擴(kuò)頻，簡(jiǎn)稱跳時(shí)，與跳頻類似，跳時(shí)是使發(fā)射信號(hào)在時(shí)間軸上跳變。跳時(shí)系統(tǒng)把一段時(shí)間（一幀）分成許多時(shí)間片，在哪個(gè)時(shí)間片內(nèi)發(fā)射信號(hào)由偽隨機(jī)碼序列控制。由于采用了比信息碼元寬度窄很多的時(shí)間片發(fā)送信號(hào)，所以擴(kuò)展了信號(hào)的頻譜。簡(jiǎn)單的跳時(shí)系統(tǒng)抗干擾性不強(qiáng)，很少單獨(dú)采用，它主要與直擴(kuò)或跳頻方式結(jié)合組成混合擴(kuò)頻方式?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-872023/7/194．寬帶線性調(diào)頻寬帶線性調(diào)頻（ChirpModulation），如果發(fā)射的射頻脈沖信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)，其載頻的頻率作線性變化，則稱為線性調(diào)頻。因?yàn)槠漕l率在較寬的頻帶內(nèi)變化，信號(hào)的頻帶也被展寬了。這種擴(kuò)頻調(diào)制方式主要應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)中?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-882023/7/195．混合方式將上述幾種基本的擴(kuò)頻方式組合起來，可構(gòu)成各種混合方式。例如DS/FH、DS/TH、DS/FH/TH等。一般說來，采用混合方式在技術(shù)上要復(fù)雜一些，實(shí)現(xiàn)起來也要困難一些。但是，混合方式的優(yōu)點(diǎn)是有時(shí)能得到只用其中一種方式得不到的特性，對(duì)于需要同時(shí)解決抗干擾、多址組網(wǎng)、定時(shí)定位、抗多徑衰落和“遠(yuǎn)-近”問題時(shí)，就不得不同時(shí)采用多種擴(kuò)頻方式?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-892023/7/19二、擴(kuò)頻通信的主要性能指標(biāo)1．?dāng)U頻處理增益假設(shè)系統(tǒng)的輸入信噪比為：輸出信噪比為：則擴(kuò)頻處理增益定義為：《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-902023/7/19由于高斯白噪聲的功率譜近似均勻分布，因此也常用擴(kuò)頻前后帶寬的比值來近似估計(jì)系統(tǒng)的擴(kuò)頻處理增益，即：

Gp=B/?f

式中，B表示擴(kuò)頻后信號(hào)的射頻帶寬，?f表示基帶信號(hào)帶寬。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-912023/7/19只有調(diào)制帶寬比值，大于100甚至1000的通信方式才稱為擴(kuò)頻通信。Gp表示信噪比的改善程度，決定了系統(tǒng)抗干擾能力的強(qiáng)弱，目前國(guó)外在工程上能實(shí)現(xiàn)的直擴(kuò)系統(tǒng)處理增益可達(dá)到70dB?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-922023/7/192．干擾容限干擾容限是指在系統(tǒng)正常工作的條件下，接收機(jī)輸入端所允許干擾的最大強(qiáng)度值（用分貝值表示），其定義為：式中，

Gp

為擴(kuò)頻處理增益(dB)；Ls為實(shí)際傳輸路徑損耗(dB)；[S/N]門限

為接收機(jī)門限信噪比(dB)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-932023/7/193.3.2偽隨機(jī)序列在直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻技術(shù)中，都要用到一類稱之為偽噪聲序列（PN序列）的擴(kuò)頻碼序列。這類序列具有類似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性，但和真正的隨機(jī)信號(hào)又不同，它可以重復(fù)產(chǎn)生和處理，是具有類似于隨機(jī)序列基本特性的確定序列，故稱作偽隨機(jī)序列，又稱偽隨機(jī)碼，它通常廣泛應(yīng)用的是二進(jìn)制序列，因此本節(jié)僅研究二進(jìn)制序列?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-942023/7/19最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列是最基本和最常用的一種偽隨機(jī)序列，簡(jiǎn)稱m序列，它通常是由具有線性反饋的移位寄存器產(chǎn)生的周期最長(zhǎng)的序列。m序列有尖銳的自相關(guān)特性，有較小的互相關(guān)值，碼元平衡，但正交碼組數(shù)不多，序列復(fù)雜度不大。一、m序列《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-952023/7/191.m序列的產(chǎn)生由m級(jí)寄存器構(gòu)成的線性移位寄存器如圖3-35所示，通常把m稱作移位寄存器的長(zhǎng)度。每個(gè)寄存器的反饋支路都乘以Ci。當(dāng)Ci=0時(shí)，表示該支路斷開；當(dāng)Ci=1時(shí)，表示該支路接通?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-962023/7/19m級(jí)移位寄存器共有2m個(gè)狀態(tài)，除去全0狀態(tài)外還剩下2m-1個(gè)狀態(tài)，因此能夠輸出的最大長(zhǎng)度的碼序列為2m-1。產(chǎn)生m序列的線性反饋移位寄存器，稱作最長(zhǎng)線性移位寄存器?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-972023/7/19圖3-35m序列發(fā)生器的結(jié)構(gòu)《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-982023/7/19

為了獲得一個(gè)m序列，反饋線連接不是隨意的，對(duì)給定的m，尋找能夠產(chǎn)生m序列的抽頭位置或者說是系數(shù)Ci，是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，這里不作討論，僅給出一些結(jié)果，如書上表3-4所示?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-992023/7/192.m序列的性質(zhì)(1).均衡性：在一個(gè)周期中“1”的個(gè)數(shù)比“0”的個(gè)數(shù)多1，因?yàn)閙序列一個(gè)周期經(jīng)歷2m-1個(gè)狀態(tài)，少一個(gè)全0狀態(tài)；《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1002023/7/19(2).游程特性：一個(gè)周期中長(zhǎng)度為1的游程數(shù)占游程總數(shù)的1/2，長(zhǎng)度為2的游程數(shù)占游程總數(shù)的1/4，長(zhǎng)度為3的游程數(shù)占游程總數(shù)的1/8……最長(zhǎng)的游程是m個(gè)連1（只有一個(gè)），最長(zhǎng)連0的游程長(zhǎng)度為m-1（也只有一個(gè)）；《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1012023/7/19(3).移位相加特性：一個(gè)m序列

Ma與其移位序列Mb模2加得到的序列

Mr仍是

Ma的移位序列（移位數(shù)與

Mb的不同），即《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1022023/7/19(4).相關(guān)特性：兩個(gè)序列a、b的對(duì)應(yīng)位模2加，設(shè)A為所得結(jié)果序列0比特的數(shù)目，D為1比特的數(shù)目，序列a、b的互相關(guān)系數(shù)為：《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1032023/7/19當(dāng)序列循環(huán)移動(dòng)

n

位時(shí)，隨著

n

取值的不同，互相關(guān)系數(shù)也在變化，這時(shí)上式就是

n

的函數(shù)，稱作序列a、b的互相關(guān)函數(shù)，若兩個(gè)序列相等a=b，

，稱作自相關(guān)函數(shù)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1042023/7/19m序列的自相關(guān)函數(shù)是周期的二值函數(shù)，可以證明，對(duì)長(zhǎng)度為N的m序列所有結(jié)果：式中，n

和

Ra,a(n)

都取離散值，用直線段把這些點(diǎn)連接起來，可以得到關(guān)于

n

的自相關(guān)函數(shù)曲線?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1052023/7/19設(shè)一周期為7的m序列1110100，其自相關(guān)函數(shù)曲線如圖3-36所示?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1062023/7/19圖3-36m序列的自相關(guān)特性m序列的互相關(guān)性是指相同周期的兩個(gè)不同的m序列一致的程度?；ハ嚓P(guān)值越接近于0，說明這兩個(gè)m序列的差別越大，即互相關(guān)性越弱；互相關(guān)值越大，說明這兩個(gè)m序列差別較小，即互相關(guān)性較強(qiáng)。當(dāng)m序列用作碼分多址系統(tǒng)的地址碼時(shí)，必須選擇互相關(guān)值很小的m序列組，以避免用戶之間的相互干擾。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1072023/7/19同一周期的

N=2m–1的m序列組，其兩兩m序列對(duì)的互相關(guān)特性差別很大，有的m序列對(duì)的互相關(guān)特性好，有的則較差，不能實(shí)際使用。但是一般來說，隨著周期的增加，其歸一化互相關(guān)值的最大值會(huì)遞減。通常在實(shí)際應(yīng)用中，我們只關(guān)心互相關(guān)特性好的m序列對(duì)的特性?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1082023/7/19對(duì)于周期為N的m序列組，最好的m序列對(duì)，它的互相關(guān)函數(shù)值只取3個(gè)，分別是：式中，，表示取實(shí)數(shù)的整數(shù)部分《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1092023/7/19這三個(gè)值被稱為理想三值，能夠滿足這一特性的m序列對(duì)，稱為m序列優(yōu)選對(duì)，它們可用于實(shí)際工程當(dāng)中。在CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，可為每個(gè)基站分配一個(gè)PN序列，以不同的PN序列來區(qū)分基站地址；也可只用一個(gè)PN序列，而用PN序列的相位來區(qū)分基站地址，即每個(gè)基站分配一個(gè)PN序列的初始相位。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1102023/7/19信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)和功率譜之間形成一傅里葉變換對(duì)，即3.m序列的功率譜（3.79）《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1112023/7/19由于m序列的自相關(guān)函數(shù)是周期性的，則對(duì)應(yīng)的頻譜是離散的。自相關(guān)函數(shù)的波形是三角波，對(duì)應(yīng)的離散譜的包絡(luò)為

。m序列的功率譜為：（3.80）《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1122023/7/19圖3-37(a)給出了N=7的m序列功率譜特性，Tc為偽碼chip的持續(xù)時(shí)間。圖3-37(b)給出了一些功率譜包絡(luò)隨N變化的情況?？梢钥闯鲈谛蛄兄芷赥保持不變的情況下，隨著N的增加，碼片Tc=T/N變短，脈沖變窄，頻譜變寬，譜線變短。上述情況表明，隨著N的增加，頻譜變寬并且功率譜密度也在下降，而接近高斯白噪聲的頻譜，即m序列具有隨機(jī)信號(hào)的特征?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1132023/7/19圖3-37m序列的功率譜密度圖《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1142023/7/19二、Gold碼m序列雖然性能優(yōu)良，但同樣長(zhǎng)度的m序列個(gè)數(shù)不多，且序列之間的互相關(guān)值并不都好，不便于在碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用。R.Gold于1967年提出了一種基于m序列優(yōu)選對(duì)的碼序列，稱為Gold碼序列?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1152023/7/19Gold序列是m序列的組合碼，由優(yōu)選對(duì)的兩個(gè)m序列逐位模2加得到，當(dāng)改變其中一個(gè)m序列的相位（向后移位）時(shí)，可得到一新的

Gold序列。Gold序列特點(diǎn)：具有較優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單，產(chǎn)生的序列數(shù)多，因而獲得了廣泛的應(yīng)用?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1162023/7/191.Gold碼的構(gòu)成固定

m序列發(fā)生器1的初始狀態(tài)，調(diào)整

m序列發(fā)生器2的初始狀態(tài)，產(chǎn)生相同長(zhǎng)度的兩個(gè)不同m序列m1和m2，經(jīng)模2加后可得Gold序列。Gold碼發(fā)生器框圖如圖3-38所示?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1172023/7/19圖3-38Gold碼發(fā)生器框圖《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1182023/7/192.Gold碼的性質(zhì)(1).長(zhǎng)度為N的一個(gè)優(yōu)選對(duì)可以構(gòu)成N個(gè)Gold碼，這N個(gè)Gold碼加上m1和m2，共N+2個(gè)碼。它們之中任何兩個(gè)碼的周期性互相關(guān)函數(shù)也是三值函數(shù)；(2).Gold碼的個(gè)數(shù)比m序列數(shù)多得多，并且它們具有優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，完全可以滿足實(shí)際工程的需要；《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1192023/7/19(3).Gold碼的周期性自相關(guān)函數(shù)也是三值函數(shù)。同一優(yōu)選對(duì)產(chǎn)生的Gold碼的周期性互相關(guān)函數(shù)為三值函數(shù)；同長(zhǎng)度的不同優(yōu)選對(duì)產(chǎn)生的Gold碼的周期性互相關(guān)函數(shù)不是三值函數(shù)；(4).Gold序列的互相關(guān)峰值、旁瓣與主瓣之比都比m序列小得多。這一特性在實(shí)現(xiàn)碼分多址時(shí)非常有用。在WCDMA系統(tǒng)中，下行鏈路采用Gold碼區(qū)分小區(qū)和用戶，上行鏈路采用Gold碼區(qū)分用戶。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1202023/7/19沃爾什函數(shù)集是完備的非正弦型正交函數(shù)集，相應(yīng)的離散沃爾什函數(shù)簡(jiǎn)稱為沃爾什序列或沃爾什碼。在IS-95CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中應(yīng)用了64階沃爾什序列。三、Walsh（沃爾什）函數(shù)《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1212023/7/19沃爾什序列可由哈達(dá)瑪（Hadamard）矩陣產(chǎn)生。哈達(dá)瑪矩陣是一方陣，該方陣的每一元素為+1或-1，各行（或列）之間是正交的，其最低階的哈達(dá)瑪矩陣為二階：《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1222023/7/19高階哈達(dá)瑪矩陣可以由遞推公式構(gòu)成：

其中：N=2m，m=1,2,…?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1232023/7/19例如，4階哈達(dá)瑪矩陣為：4階沃爾什序列為（括號(hào)中的數(shù)字是哈達(dá)瑪矩陣的行號(hào)）：《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1242023/7/19容易看出，哈達(dá)瑪矩陣中的行向量就是沃爾什碼的碼字，任意兩個(gè)碼字之間的互相關(guān)系數(shù)為0，即碼字之間兩兩正交。沃爾什碼有良好的互相關(guān)性和較好的自相關(guān)特性。利用沃爾什函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系，可得到陣列的沃爾什序列?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1252023/7/19這些序列在Qualcomm-CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中被作為前向碼分信道，因?yàn)槭钦淮a，可供碼分的信道數(shù)等于正交碼長(zhǎng)，即64個(gè)，并采用64位的正交沃爾什函數(shù)來用作反向信道的編碼調(diào)制?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1262023/7/193.3.3直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1272023/7/19直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)亦稱直擴(kuò)系統(tǒng)，或稱偽噪音系統(tǒng)，記作DS系統(tǒng)。直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，擴(kuò)展信號(hào)帶寬的方法是用一個(gè)PN序列和它相乘，得到的寬帶信號(hào)可以在基帶傳輸系統(tǒng)傳輸，也可以進(jìn)行各種載波數(shù)字調(diào)制，如2PSK、QPSK等，其輸出則是擴(kuò)頻的射頻信號(hào)，再經(jīng)天線輻射出去?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1282023/7/19下面以2PSK為例子，說明直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的原理和抗干擾能力，其直擴(kuò)通信系統(tǒng)模型如圖3-40所示。圖中，b(t)為二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)，c(t)為m序列發(fā)生器輸出的

PN碼序列，通常，Tb=NTc。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1292023/7/19圖3-40直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)模型圖3-41直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的波形《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1302023/7/19b(t)信號(hào)帶寬為

Bb=Rb=1/Tb

c(t)信號(hào)帶寬為

Bc=Rc=1/Tcb(t)與c(t)相乘的結(jié)果，使攜帶信息的基帶信號(hào)的帶寬，被擴(kuò)展到近似為

c(t)的帶寬則Bc。擴(kuò)展倍數(shù)：

信號(hào)的功率譜密度下降到原來的

1/N。擴(kuò)頻調(diào)制頻譜變化圖如圖

3-42所示?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1312023/7/19圖3-42擴(kuò)頻調(diào)制頻譜變化示意圖《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1322023/7/19最后要注意的是，為了信號(hào)的解擴(kuò)，要求本地的PN碼序列和發(fā)射機(jī)的PN碼序列嚴(yán)格同步，否則所接收到的就是一片噪聲。擴(kuò)頻碼同步是擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵技術(shù)之一?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1332023/7/19同步過程分為兩步：第一步對(duì)接收到的擴(kuò)頻碼進(jìn)行捕捉，使接收、發(fā)送擴(kuò)頻碼的相位（時(shí)延）誤差小于某一值；第二步用鎖相環(huán)對(duì)收到的擴(kuò)頻碼進(jìn)行跟蹤，使兩者相位相同，并將這一狀態(tài)保持下去?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1342023/7/19捕捉又叫粗同步，主要方法有并行相關(guān)法、串行相關(guān)法和匹配濾波法。跟蹤又叫細(xì)同步，它需要連續(xù)地檢測(cè)同步誤差，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果不斷調(diào)整本地PN碼的相位，使時(shí)延差逐漸趨于零，并保持此狀態(tài)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1352023/7/193.3.4跳頻系統(tǒng)跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)就是用二進(jìn)制偽隨機(jī)碼序列去控制射頻載波振蕩器輸出信號(hào)的頻率，使發(fā)射信號(hào)的載波頻率隨偽隨機(jī)碼的變化而跳變，在多個(gè)頻率中進(jìn)行有選擇的頻移鍵控。頻率跳變系統(tǒng)可供隨機(jī)選取的載波頻率數(shù)通常是幾千至幾萬個(gè)離散頻率，在如此多的離散頻率中，每次輸出哪一個(gè)頻率由偽隨機(jī)碼決定。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1362023/7/19與直擴(kuò)系統(tǒng)相比，跳頻系統(tǒng)中的偽隨機(jī)序列并不是直接傳輸，而是用來選擇信道。由于跳頻系統(tǒng)對(duì)載波的調(diào)制方式并無限制，且能與現(xiàn)有的模擬調(diào)制兼容，故在軍用短波、超短波電臺(tái)和GSM系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1372023/7/19一、跳頻系統(tǒng)的擴(kuò)頻與解擴(kuò)跳頻是指載波頻率在很寬頻率范圍內(nèi)按某種圖案進(jìn)行跳變。跳頻系統(tǒng)原理框圖如圖3-43所示。如果圖中的頻率合成器被置定在某一固定的頻率上，這就是普通的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，其射頻為窄帶譜。跳頻系統(tǒng)與常規(guī)窄帶系統(tǒng)的區(qū)別在于其載波頻率受到偽隨機(jī)序列的控制而隨機(jī)跳變?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1382023/7/19圖3-43跳頻系統(tǒng)原理框圖《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1392023/7/19對(duì)跳頻系統(tǒng)來說，一個(gè)重要的指標(biāo)是跳變的速率，可以分為快、慢兩類。慢跳變比較容易實(shí)現(xiàn)，但抗干擾性能也較差，跳變的速率遠(yuǎn)比信號(hào)速率低，可能是數(shù)秒至數(shù)十秒才跳變一次?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1402023/7/19快跳的速率接近信號(hào)的最低頻率，可達(dá)每秒幾十跳、上百跳或上千跳。快跳的抗干擾和隱蔽性能較好，但實(shí)現(xiàn)既能快速跳變又有高穩(wěn)定度的頻率合成器比較困難。這是實(shí)現(xiàn)快速跳頻系統(tǒng)的又一關(guān)鍵問題。跳頻速度越快，越有利于躲避敵方的干擾，但要求頻率合成器的換頻時(shí)間越短?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1412023/7/19用來控制載波頻率跳變的地址碼稱為跳頻序列。序列中的每一個(gè)元素，對(duì)應(yīng)于跳頻頻率集合中的一個(gè)頻率，在跳頻序列的控制下，載波頻率隨機(jī)跳變的規(guī)律稱為跳頻圖案?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1422023/7/19二、跳頻圖案的產(chǎn)生跳頻信號(hào)在每一瞬間系統(tǒng)只占用可用頻譜資源的極小的一部分，因此可以在其余的頻譜安排另外的跳頻系統(tǒng)，只要這些系統(tǒng)的跳頻序列不發(fā)生重疊，即在每頻點(diǎn)上不發(fā)生碰撞，就可以共享同一跳頻帶寬進(jìn)行通信而互不干擾?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1432023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1442023/7/19在圖3-44跳頻圖案中，共8個(gè)頻點(diǎn)參與跳頻，有3個(gè)跳頻序列，其中一個(gè)序列為6，7，4，3，5，0，2。圖中3個(gè)跳頻序列的跳頻圖案，沒有頻點(diǎn)的重疊，因此不會(huì)引起系統(tǒng)間的干擾。通常把沒有頻點(diǎn)碰撞的兩個(gè)跳頻序列稱為正交的。圖3-44跳頻圖案《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1452023/7/19利用多個(gè)正交的跳頻序列可以組成正交跳頻網(wǎng)。該網(wǎng)中的每個(gè)用戶利用被分配得到的跳頻碼序列，建立自己的信道，這是另一種形式的碼分多址連接方式，所以跳頻系統(tǒng)具有碼分多址和頻帶共享的組網(wǎng)能力?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1462023/7/193.3.5RAKE接收機(jī)在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，多徑傳輸給信號(hào)的接收造成干擾，利用擴(kuò)頻碼的良好自相關(guān)特性可以很好地抑制這種干擾，特別是多徑時(shí)延大于擴(kuò)頻碼的碼片的時(shí)候。但是這些先后到達(dá)的信號(hào)，都攜帶相同的信息，都具有能量，若能夠利用這些能量，則可以變害為利，改善接收信號(hào)的質(zhì)量?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1472023/7/19基于這種思想，Price和Green在1958年提出了多徑分離接收的技術(shù)，這就是RAKE接收機(jī)。所謂RAKE接收機(jī)，就是利用多個(gè)并行相關(guān)器檢測(cè)多徑信號(hào)，按照一定的準(zhǔn)則合成一路信號(hào)供解調(diào)用的接收機(jī)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1482023/7/19RAKE接收機(jī)主要由一組相關(guān)器構(gòu)成，其原理如圖3-45所示。假設(shè)每個(gè)相關(guān)器和多徑信號(hào)中的一個(gè)不同時(shí)延的分量同步，如圖3-46所示，輸出就是攜帶相同信息但時(shí)延不同的信號(hào)。把這些輸出信號(hào)適當(dāng)?shù)臅r(shí)延對(duì)齊，然后按某種方法合并。如果各條路徑加權(quán)系數(shù)為1，稱為等增益合并方式，在實(shí)際系統(tǒng)中還可以采用最大比合并或最佳樣點(diǎn)合并方式。3《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1492023/7/19圖3-45RAKE接收機(jī)原理2《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1502023/7/19圖3-46多徑信號(hào)的分離1《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1512023/7/19RAKE接收機(jī)利用多個(gè)并行相關(guān)器，可以增加信號(hào)的能量，改善信噪比，提高通信質(zhì)量，所以RAKE接收機(jī)具有搜集多徑信號(hào)能量的能力。RAKE接收機(jī)的作用，就像花園里用的耙子（rake），故取名為RAKE接收機(jī)。在CDMA/IS-95移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站接收機(jī)有4個(gè)相關(guān)器，移動(dòng)臺(tái)有3個(gè)相關(guān)器。這都保證了對(duì)多徑信號(hào)的分離與接收，提高了接收信號(hào)的質(zhì)量。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1522023/7/193.4分集技術(shù)《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1532023/7/193.4.1基本概念與分類3.4.2合并技術(shù)一、分集技術(shù)基本概念在移動(dòng)通信中為對(duì)抗衰落產(chǎn)生的影響，分集接收是常采用的有效措施之一。在移動(dòng)環(huán)境中，通過不同途徑所接收到的多個(gè)信號(hào)其衰落情況是不同的，衰落是獨(dú)立的。所謂分集接收，是指接收端對(duì)它收到的多個(gè)衰落特性互相獨(dú)立（攜帶同一信息）的信號(hào)進(jìn)行特定的處理，以降低信號(hào)電平起伏的辦法?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1542023/7/193.4.1基本概念與分類綜合利用各信號(hào)分量，就有可能明顯地改善接收信號(hào)的質(zhì)量，這就是分集接收的基本思想。分集接收的代價(jià)是增加接收機(jī)的復(fù)雜度，因?yàn)橐獙?duì)各徑信號(hào)進(jìn)行跟蹤，及時(shí)對(duì)更多的信號(hào)分量進(jìn)行處理，但它可以提高通信的可靠性，故被廣泛用于移動(dòng)通信?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1552023/7/19分集有兩重含義：一是分散傳輸，使接收端能獲得多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的、攜帶同一信息的衰落信號(hào)；二是集中處理，即接收機(jī)把收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn)行合并（包括選擇與組合）以降低衰落的影響?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1562023/7/19二、分集技術(shù)的分類常用的分集技術(shù)可以分為宏觀分集和微觀分集。1.宏觀分集宏觀分集主要用于蜂窩通信系統(tǒng)中，也稱為多基站分集。這是一種減小慢衰落影響的分集技術(shù)，其做法是把多個(gè)基站設(shè)置在不同的地理位置上，并使其在不同的方向上，這些基站同時(shí)和小區(qū)內(nèi)的一個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信（可選用信號(hào)最好的基站通信）?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1572023/7/19微觀分集是一種減小快衰落影響的分集技術(shù)，在各種無線通信系統(tǒng)中都經(jīng)常使用。理論和實(shí)踐都表明，在空間、頻率、極化、場(chǎng)分量、角度及時(shí)間等方面分離的無線信號(hào)，都呈現(xiàn)相互獨(dú)立的衰落特性。利用這些特點(diǎn)采用相應(yīng)的方法可以得到來自同一發(fā)射機(jī)的衰落獨(dú)立的多個(gè)信號(hào)，這就有多種分集技術(shù)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1582023/7/192.微觀分集1）空間分集空間分集是利用不同接收地點(diǎn)（空間）位置的不同，利用不同地點(diǎn)接收到信號(hào)在統(tǒng)計(jì)上的不相關(guān)性，即衰落性質(zhì)上的不一樣，實(shí)現(xiàn)抗衰落的性能。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1592023/7/19天線間隔距離d與工作波長(zhǎng)λ、地物及天線高度有關(guān)，在移動(dòng)信道中，通常?。菏袇^(qū)d=0.5λ

郊區(qū)d=0.8λ在滿足上述的條件下，兩信號(hào)的衰落相關(guān)性已很弱；d越大，相關(guān)性就越弱?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1602023/7/19在900MHz的頻段工作時(shí)，兩副天線的間隔只需0.27m，在小汽車的頂部安裝這樣兩副天線并不困難，因此空間分集不僅適用于基站（取d為幾個(gè)波長(zhǎng)），也可用于移動(dòng)臺(tái)，但使用這種分集的移動(dòng)臺(tái)一般是車載臺(tái)。

《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1612023/7/192）時(shí)間分集快衰落除了具有空間和頻率獨(dú)立性之外，還具有時(shí)間獨(dú)立性，即同一信號(hào)在不同的時(shí)間區(qū)間多次重發(fā)，只要各次發(fā)送的時(shí)間間隔足夠大，那么各次發(fā)送信號(hào)所出現(xiàn)的衰落將是彼此獨(dú)立的，接收機(jī)將重復(fù)收到的同一信號(hào)進(jìn)行合并，就能減小衰落的影響。時(shí)間分集主要用于在衰落信道中傳輸數(shù)字信號(hào)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1622023/7/19由于衰落速率與移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度及工作波長(zhǎng)有關(guān)，因而為了使重復(fù)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)具有獨(dú)立的特性，必須保證數(shù)字信號(hào)的重發(fā)時(shí)間間隔滿足以下關(guān)系：(3.86)式中，fm為衰落頻率，v為車速，λ為工作波長(zhǎng)。5《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1632023/7/19若移動(dòng)體速度v=30km/h，工作頻率為450MHz，

可算得ΔT≥40ms若移動(dòng)臺(tái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，即v=0，由式(3.86)可知，要求ΔT為無窮大，表明此時(shí)時(shí)間分集的得益將喪失。換句話說，時(shí)間分集對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的移動(dòng)臺(tái)無助于減小此種衰落。4《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1642023/7/19時(shí)間分集只需要一部接收機(jī)和一副天線，與空間分集相比較，優(yōu)點(diǎn)是減少了接收天線及相應(yīng)設(shè)備的數(shù)目，缺點(diǎn)是占用時(shí)隙資源，增大了開銷，降低了傳輸效率。

3《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1652023/7/193）頻率分集在無線信道中，若兩個(gè)載波的間隔大于信道的相干帶寬，則這兩個(gè)載波信號(hào)的衰落是相互獨(dú)立的。所以為了獲得多個(gè)頻率分集信號(hào)，直接在多個(gè)載波上傳輸同一信息，所需的帶寬就很寬，這對(duì)頻譜資源短缺的移動(dòng)通信來說，代價(jià)是很大的。在實(shí)際的應(yīng)用中，一種實(shí)現(xiàn)頻率分集的方法是采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)。2《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1662023/7/19頻率分集與空間分集相比較，其優(yōu)點(diǎn)是在接收端可以減少接收天線及相應(yīng)設(shè)備的數(shù)量，缺點(diǎn)是要占用更多的頻帶資源，所以又稱它為帶內(nèi)（頻帶內(nèi)）分集，并且在發(fā)送端有可能需要采用多個(gè)發(fā)射機(jī)。0《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1672023/7/19一、合并技術(shù)的分類接收端收到M（M≥2）個(gè)分集信號(hào)后，如何利用這些信號(hào)以減小衰落的影響，這就是合并問題。一般均使用線性合并器，把輸入的M個(gè)獨(dú)立衰落信號(hào)相加后合并輸出。3.4.2合并技術(shù)《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1682023/7/19假設(shè)M個(gè)輸入信號(hào)電壓為

r1(t)，r2(t)，…，rm(t)，則合并器輸出電壓為：式中，

ak為第

k

個(gè)信號(hào)的加權(quán)系數(shù)?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1692023/7/19常用的合并方式有以下三種。1．選擇式合并合并器選擇信噪比最高的一路輸出，這相當(dāng)于在多個(gè)加權(quán)系數(shù)中，只有一個(gè)為1，其余均為0，如圖3-48所示。選擇式合并又稱開關(guān)式相加。這種方式方法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易。但由于未被選擇的支路信號(hào)棄之不用，因此抗衰落不如后述兩種方式。《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1702023/7/19圖3-48二重分集選擇式合并《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1712023/7/192．最大比值合并在選擇合并中，只選擇其中一個(gè)信號(hào)，其余信號(hào)被拋棄，這些被棄之不用的信號(hào)都具有能量，并且攜帶相同的信息，若把它們也利用上，將會(huì)明顯改善合并器輸出的信噪比。基于這樣的考慮，最大比值合并把各支路信號(hào)加權(quán)后合并。在信號(hào)合并前對(duì)各路載波相位進(jìn)行調(diào)整并使之同相，然后相加，如圖3-49所示。最大比值合并是一種最佳合并方式?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1722023/7/19圖3-49最大比值合并a1a2ak《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1732023/7/19加權(quán)系數(shù)

ak為：

可得最大比值合并器輸出的信號(hào)包絡(luò)為：式中，下標(biāo)R

表征最大比值合并方式?！兑苿?dòng)通信》通信理論教研中心3-1742023/7/19《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1752023/7/193．等增益合并等增益合并無需對(duì)信號(hào)加權(quán)，各支路的信號(hào)是等增益相加的，如圖3-50所示。等增益合并方式實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，其性能接近于最大比值合并。等增益合并器輸出的信號(hào)包絡(luò)為rE，式中下標(biāo)E表征等增益合并方式。圖3-50等增益合并《移動(dòng)通信》通信理論教研中心3-1762023/7/19二、合并技術(shù)的性能分析與比較1．性能分析信號(hào)合并的目的：就是要使它的信噪比有所改善，因此對(duì)合并器的性能分析是圍繞其輸出信噪比進(jìn)行