移动通信的课件

分集天线有0 100
分集天线间距/m
3.4 5.6 6.7 7.8 8.9 10 11.1
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第四章 抗衰落技术
❖ 衰落的定义：
在无线通信的信道传输过程中，由于大气及地面的影响 而发生传播损耗及传播延时随时间变化的现象叫做衰落 。
❖ 衰落的分类 按频率特性：平坦衰落和频率选择性衰落。 按时间特性：快衰落和慢衰落。
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4.1 分集接收
分集的两重含义 一是分散传输，是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，接收机将收 到的多个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的 影响。
分集方式 宏分集：“多基站分集”，把多个基站设置在不同的位
置 和不同的方向上，用来减小慢衰落。
微分集：减小快衰落，空间/频率/极化/角度/时间分集
f1
f2
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4.1 分集接收
❖ 极化分集
水平极化和垂直极化的信号相互正交。 在发端和收端都装上垂直极化天线和水平极化天
线，就可得到衰落特性不相关的信号。 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。
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❖ 智能天线---空间角度分集
利用天线阵的波束赋性产生多 个独立的波束并自适应的调整 波束方向来跟踪每一个用户
❖ 衰落的影响：
接收电平降低，无法保证正常通信。
接收信号畸变，产生严重的误码。
传播延时变化，破坏与时延有关的同步。
在快衰落情况下，由于电平变化迅速，影响某些跟踪过
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程。
第四章 抗衰落技术
平坦衰落的对抗技术
非频率选择性衰落主要体现为接收电平的降低。 统计特性：平均接收电平及接收电平降低到某个门
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4.1 分集接收
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。
10 基站数视需要而定
形成方向图在不同的方向上给 予不同的增益,可以提高接收信 号的信噪比,从而提高系统的容 量
可以将频率相近但空间可分离 的信号分离开
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分集技术
4.1 分集接收
❖ 智能天线
提高SINR改善通信质量 增加系统容量提高用户数量 提高频谱利用率 扩大通信覆盖区域 降低基站发射功率 自动跟踪用户信号位置定位 减小用户发射功率提高电池寿命
对抗频率选择性衰落就是要消除非理想Hc(f)的影响。 对抗频率选择性衰落的主要方法：
－分集技术； －瑞克技术； －均衡技术； －纠错技术。
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4.1 分集接收
❖分集的基础： －－各独立的信号传播路径同时经历深度衰落
的概率很低。
分集接收是指接收端对它收到的多个衰落特性相
互独立(携带同一信号)的信号进行特定的处理，以
移动通信 Mobile Communications
华南农业大学
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天线与无线环境
分集接收 – 分集接收相关因素 – 天线的高度h – 分集接收天线间的距离d – 接收信号到达角（来波角）а 来波角а为0度时作用最大 来波角а为90度时作用最小
发 射 方 向
2
а
基站天线
d
天线与无线环境
– 分集接收距离 通常基站的高度在30~60米之间，天线的间距在4~6米之间，天线愈高要求 的天线间距愈大，但天线间距超过6米时在塔上安装很困难。所以，当基站 天线必须安装在铁塔上时，分集天线间距最大取到6米，这时分集增益将有 所下降。当天线安装在屋顶时，应尽量拉开天线间距，使d=0.11h。 分集天线的有效高度与间距
干时间
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4.1 分集接收
❖ 空间分集（天线分集） －－是无线通信中使用最多的分集形式。 －－发端采用一副发射天线，而接收端采用多副 接收天线。 －－接收端天线之间的间隔d应足够大，以保证各 接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的。 －－在理想情况下，接收天线之间相隔距离：市 区d为1/2波长，郊区d为0.8倍波长
限值以下的概率。 抗衰落的原理：衰落储备法。 衰落储备的实现方法：增加发送功率、提高天线增
益、减少通信距离、降低噪声系数及对归一化信噪 比的要求等。
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第四章 抗衰落技术
频率选择性衰落的对抗技术
频率选择性衰落主要是由于多径效应引起的。
多径效应最严重的后果之一是在信道传递函数中引入一个 非理想的Hc(f )，破坏奈奎斯特准则和匹配滤波准则，从而 产生码间串扰，使有效的Eb/No恶化。
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4.1 分集接收
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4.1 分集接收
❖频率分集
将信息分别以不同的载频发射出去，只要 载频之间的间隔足够大那么在接收端就可 以得到衰落特性不相关的信号。
优点是与空间分集相比，减少了天线的数 目。
缺点是要占用更多的频谱资源，在发端需 要多部发射机。
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4.1 分集接收
❖频率分集
--两个频率成分具有相互独立的衰落特性条件 －－f2-f1>> Bc
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4.1 分集接收
❖ 时间分集
对信号振幅进行顺序取样，在时间上间隔 足够远的两个样点是互不相关的。
将信号相隔一定的时间间隔重复传输M次， 只要时间间隔大于相干时间，就可以得到 M条独立的分集支路。
当移动台处于静止状态时，时间分集基本 是没有用处的。
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4.1 分集接收
❖时间分集
时间分集主要用于在衰落信道中传输数字信号。此外， 时间分集也有利于克服移动信道中由多普勒效应引起的 信号衰落现象。
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降低信号电平起伏的办法。
4.1 分集接收
❖ 原理： －－接收端对它收到的多个衰落特性相互独立(携带同一信号)的 信号进行合并，以降低信号电平起伏的办法。
❖ 目标： －－对抗多径造成的衰落和延时串扰
❖ 技术： －－如何获得独立多径信号 －－如何合并获得独立多径信号
❖ 本质： －－对同一信号在不同空间/频率/极化/时间的过取样
4.1 分集接收
❖ 采用什么途径接收分集信号？
空间分集：用2个以上的天线收同一个信号 频率分集：用2个以上的载波频率传输，两个载波的间
隔大于信道的相干带宽。 极化分集：发送接收垂直和水平极化信号 角度分集：使电波通过几个不同路径，不同角度到达接
收端 时间分集：在不同时间重发同一个信号，大于信道的相