1、2.5抗衰落技術,通過本章學習，著重解決以下問題： 分集技術 Turbo碼 交織編碼 均衡技術 Rake接收技術,2.5抗衰落技術（ Anti-Fading Techniques ）,克服衰落,典型的抗衰落技術,移動信道屬于時變信道,三種衰落的克服分別為： 自由空間路徑損耗 增大發(fā)射功率 陰影衰落 宏分集 多徑衰落 微分集、均衡、差錯控制、OFDM 典型技術 分集技術 (Diversity Techniques) 出發(fā)點：有意識地分離多徑信號并恰當合并以提高接收信號的信噪比來抗衰落 方法: 空間分集、頻率分集和時間分集,均衡技術(Equalization Techniques) 出發(fā)點：通過補

2、償信道衰落引起的畸變來減小衰落的影響，以減小碼間串擾（ISI） 方法：接收機內的均衡器可以對信道中幅度和延遲進行補償。由于移動信道是時變的，所以要求均衡器是自適應的 信道編碼技術 (Channel Coding Techniques) 出發(fā)點：通過增加信息的冗余度來糾正衰落引起的誤碼 常用的有分組編碼、卷積編碼和交織技術 OFDM技術(Orthogonal Frequency Division Multiplexity Techniques) 出發(fā)點：將高速數據通過串并變換，分割成若干低速數據傳輸，以增大信息碼元周期來達到減少多徑時延擴展的目的,典型的抗衰落技術,本次課教學目的： 1、掌握分集

3、的基本概念、基本原理及方法 2、理解常用的分集與合并方式原理 3、掌握交織器的抗衰落原理 4、理解交織器的結構及其應用,2.5抗衰落技術,分集接收的概念(The Concepts of Diversity Reception) 何為分集？ 定義：指接收端對它收到的經過多個相互獨立路徑傳輸的信號進行特定的處理來減小衰落的深度與持續(xù)時間的方法。 含義：一是分散傳輸，使接收端能獲得多個統(tǒng)計獨立的、攜帶同一信息的衰落信號；二是集中處理，即把收到的多個統(tǒng)計獨立的衰落信號進行恰當合并以降低衰落的影響。 抗衰落原理：如果一個無線路徑經歷深衰落，那么另一個相對獨立的路徑中可能仍保持著較強的信號。,2.5.1分

4、集技術 （1）,2.5.1 分集技術（2）,分集接收的概念(The Concepts of Diversity Reception) 分集技術的分類 依照分集的目的 宏觀分集：抗大尺度衰落 微觀分集：抗小尺度衰落 依照信號傳輸的形式 顯分集：構成明顯分集信號的傳輸形式，多指利用多付天線接收信號的分集。 隱分集：分集作用隱含在傳輸信號的方式中，而在接收端利用信號處理技術實現信號的分集，一般只需一付天線。,分集技術的分類 依照獲得獨立路徑信號的方法 空間分集：當工作波長為時，要求d/2。 時間分集 ：保證時間間隔大于信道的相干時間 頻率分集：保證載頻的頻率間隔大于信道的相干帶寬 極化分集：利用兩個

5、在同一個地點，但極化方向相互正交的天線發(fā)出的信號呈現出不相關的衰落獨立性，可得到分集信號。 角度分集：接收端采用方向性天線，分別指向不同的信號達到角度，在每個方向上得到的多徑信號是不相關的。由此得到分集信號。 多用戶分集：利用不同用戶的信道衰落，好的多傳獲得大容量！,2.5.1 分集技術（3）,2.5.1 分集技術（4） (Diversity Techniques),分集的合并技術 (Combining Techniques of Diversity ) 信號表示式 設分集的重數為M，第i條分集支路上的信號電壓為ri(t)，則合并信號可表示為: 合并方式 Gi為加權系數，取值不同，就形成不同的

6、合并方法。 擇大去小 最大信噪比合并 等增益合并 反饋或掃描分集,2.5.1 分集技術 （5） (Diversity Techniques),分集的合并技術 (Combining Techniques of Diversity ) 選擇式合并 出發(fā)點：總是選擇信噪比最大的某條路徑信號。 數學描述,假定每一個分集支路的平均信噪比(SNR)相等，均為：,如果支路的瞬時信噪比SNR= i ， i的概率密度函數為：,其中是每個信道的平均信噪比。對于單一支路，其信噪比小于某一閾值的概率為：,2.5.1 分集技術 （6）,分集的合并技術 (Combining Techniques of Diversity

7、 ) 選擇式合并（續(xù)） 數學描述,因此，所有M條獨立分集支路上接收信號的信噪比同時低于某一給定閾值的概率為：,PM() 是各支路的信噪比都未達到的概率。如果有的支路實現了SNR，那么至少有一條支路的SNR的概率為：,2.5.1 分集技術 （7） (Diversity Techniques),固定閥值r，分集重數M越大， 超出閥值的概率越大。 注：縱軸越低，概率越大。,2.5.1 分集技術 （9） (Diversity Techniques),分集的合并技術 (Combining Techniques of Diversity ) 最大比率合并 出發(fā)點：對各路同相后的信號進行加權，從而充分利用各

8、支路的可用信號，使得在任一時刻均會達到可實現的最大信噪比。 數學描述（略） 等增益合并 出發(fā)點：以相等權重把各支路得到的同相信號相加。 特點：仍可以利用同時收到的各路信號，其性能只比最大比率合并差一些，但比選擇分集要好不少。,2.5.1 分集技術 （10） (Diversity Techniques),分集的合并技術 (Combining Techniques of Diversity ) 反饋或掃描分集 出發(fā)點：以一個固定順序掃描N個支路，一旦發(fā)現某一支路的信號超過了預置的閾值，就將這路信號將被選中并送至接收機。而當這路信號降低至閾值之下，則那么掃描過程將重新開始。 原理結構示意圖,2.5.

9、3 交織技術（1） (Diversity Techniques),交織技術 (Interleaving Techniques ) 為何要用交織？ 信道編碼目的在于適應信道。它僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才有效，難以抗突發(fā)持續(xù)較長的深衰落和突發(fā)干擾。 交織目的在于改造信道。將一個有記憶的信道改造為一個隨機獨立差錯信道。 交織原理：使數據經無線信道后發(fā)生的差錯串長度變短，再利用糾正隨機錯誤的編碼FEC技術消除隨機差錯。說明如下頁：,2.5.3 交織技術 （2） (Diversity Techniques),可見，上圖所示的交織就是把碼字的b個比特分散到n個幀中（n:交織深度），以改變源

10、比特的鄰近相關特性，顯然幀值n越大，傳輸特性越好，但傳輸時延也越大。,2.5.3 交織技術 （3） (Diversity Techniques),交織技術 (Interleaving Techniques ) 交織特點： 交織可以在不附加任何開銷的情況下，增加系統(tǒng)可靠性。其以增加了傳輸時延為代價，獲得了時間分集。 交織深度越大，離散度越大，傳輸時延也越大。 若FEC能糾錯t位，則經過交織可一次糾正Lnt位 在GSM中的應用 GSM的一幀含456bit（20ms），交織在40ms共912bit（兩幀）間進行，每段 57bit。當前幀的456bit 分別與第n-1幀的后半幀的228bit和第 n+

11、1幀的前半幀228bit交織，即當前幀的1、2、3、4段與n-1幀的5、6、7、8段組成時隙1、2、3、4；當前幀的5、6、7、8段與n+1幀的1、2、3、4段組成時隙5、6、7、8 。這樣就實現了將符號交織后分散到8個TDMA時幀幀中的時隙來傳輸的目的。,若假設當前語音塊為B塊，前一語音塊為A塊，后一語音塊為C塊；則為了打破相連比特的相鄰關系，TS1、TS2、TS3、TS4、TS5、TS6、TS7、TS8的組成依次為B1A5、B2A6、B3A7、B4A8、C1B5、C2B6、C3B7、C4B8。這樣發(fā)送的突發(fā)脈沖序列首尾相接處不是同一話音塊，這樣即使在傳輸中丟失一個脈沖串，只影響每一話音比特數的12.5，