抗衰落和鏈路性能增強(qiáng)技術(shù)1第1頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章的問(wèn)題：1、信源編碼的原理是什么？GSM系統(tǒng)的信源編碼器是什么？編碼后的信息速率是多少？2、信道編碼的原理是什么？3、移動(dòng)通信的信號(hào)處理流程？4、信道編碼的分類(lèi)？分別處理什么情況？5、GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)采用什么信道編碼方式？2第2頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月信道編碼信源編碼TDMA幀形成調(diào)制功率放大信道解碼信源解碼TDMA幀分離解調(diào)接收?qǐng)D3-1移動(dòng)通信信號(hào)處理流程模擬

信號(hào)a)語(yǔ)音發(fā)送b)語(yǔ)音接收語(yǔ)音編碼13kb/s移動(dòng)臺(tái)甲基站混合編碼器糾錯(cuò)編碼

交織技術(shù)GMSK

QPSK檢錯(cuò)

糾錯(cuò)

3第3頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月回憶第2章的內(nèi)容：1、移動(dòng)通信傳播的基本特性？2、引起的衰落類(lèi)型有哪幾種？其中哪兩種影響最顯著？4第4頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章提示

衰落是移動(dòng)通信信道的基本特征。多徑傳播使接收信號(hào)不僅包含數(shù)量約為10Hz～100Hz的多普勒頻移和幾十分貝的深度衰落，而且有數(shù)微秒的時(shí)延差。這些影響會(huì)造成傳輸性能的下降和嚴(yán)重的碼間干擾（ISI），使數(shù)字信號(hào)誤碼率增加。5第5頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章提示

陰影效應(yīng)和氣象條件的變化會(huì)造成信號(hào)幅度的降低和相位變化。這都是移動(dòng)信道獨(dú)有的特性，它將影響移動(dòng)通信系統(tǒng)的接收性能。6第6頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章提示為了提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能，采用分集、信道均衡和信道編碼三種技術(shù)來(lái)改善接收信號(hào)質(zhì)量。這三種技術(shù)的共同特點(diǎn)，都是如何適應(yīng)信道的衰落，時(shí)延擴(kuò)展和信道的時(shí)間特性。而交織技術(shù)則是改變信道特性以解決由于突發(fā)干擾而造成成串誤碼的問(wèn)題。7第7頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章提示數(shù)據(jù)速率越高，分集，均衡，信道編碼和交織技術(shù)越顯得重要。這些技術(shù)已成為數(shù)字信號(hào)無(wú)線傳輸系統(tǒng)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，這些抗衰落技術(shù)在大多數(shù)情況下都是同時(shí)采用的。8第8頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月要掌握的概念分集接收合并技術(shù)9第9頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第4章抗衰落技術(shù)4.1內(nèi)容概述4.2分集技術(shù)

4.2.1宏觀分集

4.2.2微觀分集的類(lèi)型

4.2.3分集的合并方式

4.2.4性能比較

4.2.5分集對(duì)數(shù)字移動(dòng)通信誤碼的影響10第10頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.1內(nèi)容概述分集接收技術(shù)信道編碼技術(shù)擴(kuò)頻技術(shù)均衡技術(shù)11第11頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、分集接收基本思想

把接收到的多個(gè)衰落獨(dú)立的信號(hào)加以處理，合理地利用這些信號(hào)的能量來(lái)改善接收信號(hào)的質(zhì)量。作用

充分利用接收信號(hào)的能量減小在平坦性衰落信道上接收信號(hào)的衰落深度和衰落的持續(xù)時(shí)間12第12頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、信道編碼基本思想

通過(guò)引入可控制的冗余比特，使信息序列的各碼元和添加的冗余碼元之間存在相關(guān)性。在接收端信道譯碼器根據(jù)這種相關(guān)性對(duì)接收到的序列進(jìn)行檢查，從中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或進(jìn)行糾錯(cuò)。作用

盡量減小信道噪聲或干擾的影響，是用來(lái)改善通信鏈路性能的技術(shù)。13第13頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、信道均衡當(dāng)傳輸?shù)男盘?hào)帶寬大于無(wú)線信道的相關(guān)帶寬時(shí)，信號(hào)產(chǎn)生頻率選擇性衰落，接收信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生失真，它在時(shí)域表現(xiàn)為接收信號(hào)的碼間干擾。所謂信道均衡就是在接收端設(shè)計(jì)一個(gè)稱(chēng)之為均衡器的網(wǎng)絡(luò)，以補(bǔ)償信道引起的失真。均衡器的參數(shù)必須能跟蹤信道特性的變化而自行調(diào)整。14第14頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)頻技術(shù)（CDMA）思想通過(guò)擴(kuò)展基帶數(shù)字信號(hào)的頻譜作用抗窄帶干擾，減少衰落的影響15第15頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2分集技術(shù)分集技術(shù)（DiversityTechniques）就是研究如何利用多徑信號(hào)來(lái)改善系統(tǒng)的性能。分集：在多個(gè)獨(dú)立的衰落路徑上傳送相同的數(shù)據(jù)信號(hào)合并：接收端按照某種原則和規(guī)律進(jìn)行信號(hào)的合并。大大降低多徑衰落的影響，從而改善傳輸?shù)目煽啃浴６鄺l路徑同時(shí)深衰落的幾率較小16第16頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2分集技術(shù)分集接收是抗衰落的有效措施之一

分集技術(shù)可以分為宏觀分集和微觀分集

宏觀分集——陰影衰落微觀分集——微觀衰落17第17頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1宏觀分集18第18頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1宏觀分集設(shè)基站A接收到的信號(hào)中值為mA,基站B接收到的信號(hào)中值為mB,它們都服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。若mA>mB,則確定用基站A與移動(dòng)臺(tái)通信；若mA<mB,則確定用基站B與移動(dòng)臺(tái)通信。如圖中，移動(dòng)臺(tái)在B路段運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以和基站B通信；而在A路段則和基站A通信?；緮?shù)視需要而定19第19頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2微觀分集目的：獲得多個(gè)衰落獨(dú)立的信號(hào)信號(hào)衰落所呈現(xiàn)的獨(dú)立性是多方面的，如時(shí)間、頻率、空間、角度、以及攜帶信息的電磁波極化方向等等。常見(jiàn)的有：時(shí)間分集：移動(dòng)的時(shí)間足夠長(zhǎng)（或移動(dòng)的距離足夠大），大于信道的相干時(shí)間。頻率分集：兩個(gè)載波的間隔大于信道的相干帶寬。空間分集：相隔足夠大的距離。實(shí)際測(cè)量表明，通常在市區(qū)，取d=0.5λ,在郊區(qū)可以取d=0.8λ。來(lái)源于同一信息20第20頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.3分集的合并方式接收端收到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(wèn)題。在接收端取得M條相互獨(dú)立的支路信號(hào)以后，可以通過(guò)合并技術(shù)得到分集增益。目的改善接收到的信號(hào)的信噪比21第21頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.3分集的合并方式根據(jù)在接收端使用合并技術(shù)的位置不同，可以分為檢測(cè)前（Predetection）合并技術(shù)和檢測(cè)后（Postdetection）合并技術(shù)，如圖4-3所示。這兩種技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用22第22頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.3分集的合并方式圖4-3空間分集的合并23第23頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

M重分集對(duì)這些信號(hào)的處理概括為M條支路信號(hào)的線性疊加：其中fk(t)為第k支路的信號(hào)；αk(t)為第k支路信號(hào)的加權(quán)因子。4.2.3分集的合并方式——原理24第24頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.3分集的合并方式信噪比的改善和加權(quán)因子有關(guān)，對(duì)加權(quán)因子的選擇方式不同,形成3種基本的合并方式:通常有3類(lèi)：選擇式合并（SelectiveCombining）、最大比合并（MaximumRatioCombing）和等增益合并（EqualGainCombining）。25第25頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.3分集的合并方式在下面的討論中假設(shè)：①每支路的噪聲與信號(hào)無(wú)關(guān)，為零均值、功率恒定的加性噪聲。②信號(hào)幅度的變化是由于信號(hào)的衰落，其衰落的速率比信號(hào)的最低調(diào)制頻率低許多。③各支路信號(hào)相互獨(dú)立，服從瑞利分布，具有相同的平均功率。26第26頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.選擇式合并在所接收的多路信號(hào)中，合并器選擇信噪比最高的一路輸出，這相當(dāng)于在M個(gè)系數(shù)αk(t)中，只有一個(gè)等于1，其余的為0。

27第27頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．選擇式合并圖4-4選擇式合并的原理多徑衰落分集接收信噪比最高的一路28第28頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．最大比合并M個(gè)分集支路經(jīng)過(guò)載波相位調(diào)整后，按適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)同相相加（檢測(cè)前合并），再送入檢測(cè)器，如圖4-6所示。29第29頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．最大比合并圖4-6最大比合并的原理M條支路共同參與適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)30第30頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．最大比合并合并后信號(hào)的包絡(luò)為

=

（4-3）式中，ri為第i條支路的信號(hào)振幅；ai為第i條支路的增益系數(shù)。31第31頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.等增益合并合并器輸出的信號(hào)的包絡(luò)等于增益系數(shù)都為132第32頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.4性能比較

為了比較不同合并方式的性能，可以比較它們的輸出平均信噪比與沒(méi)有分集時(shí)的平均信噪比。這個(gè)比值稱(chēng)作合并方式的改善因子，用D表示。選擇合并

最大比值合并

等增益合并

通常用dB表示:D(dB)=10lg(D)),圖4.15給出了各種D(dB)－M的關(guān)系曲線。33第33頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.4性能比較從圖中可以看出在三種合并方式中，最大比值合并改善最多，其次是等增益合并，最差是選擇合并，這是因?yàn)檫x擇合并只利用其中一個(gè)信號(hào)，其余沒(méi)有被利用，而前兩者把各支路信號(hào)的能量都得到利用。34第34頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.5分集對(duì)數(shù)字移動(dòng)通信誤碼的影響把Pe看作是衰落信道中給定信噪比的條件概率。

則平均錯(cuò)誤概率式中PM（ξ）即為M重分集的信噪比概率密度函數(shù)。下面以二重分集為例說(shuō)明分集對(duì)二進(jìn)制數(shù)字傳輸誤碼的影響。并以差分相干解調(diào)DPSK為例進(jìn)行說(shuō)明。DPSK的誤碼率為

35第35頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.5分集對(duì)數(shù)字移動(dòng)通信誤碼的影響1.