西安电子科技大学移动通信课件第7章抗衰落技术
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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。
《抗衰落技术总汇》PPT课件
1．选择式合并
图4-4 选择式合并的原理
1．选择式合并
令Γ为每个支路的平均信噪比，则可以证明： 选择式合并的平均输出信噪比为
1 < s > = å k= 1 k
M
（4-1）
1．选择式合并
式（4-1）中，下标s表示选择式合并。该 式表明每增加一条分集支路，它对输出信 噪比的贡献仅为总分集支路数的倒数倍。 其合并增益为
3．直接序列扩频技术
（2）直接序列扩频抗干扰 直接序列扩频抗蜂窝系统内部和外部干扰 的原理，也是利用直扩信号的自相关特性， 经相关接收和窄带通滤波后，将有用信号 检测出来，而那些窄带干扰和多址干扰都 处理为背景噪声。其抗干扰的能力可用直 接序列扩频处理增益来表征。
第4章 抗衰落技术
第4章 抗衰落技术
4.1 抗衰落技术概述 4.2 分集接收技术 *4.3 均衡基本概念
4.1 抗衰落技术概述
在移动通信系统中，移动台常常工作在城 市建筑群或其他复杂的地理环境中，而且 移动的速度和方向是任意的。 发送的信号经过反射、散射等传播路径后， 到达接收端的信号往往是多个幅度和相位 各不相同的信号的叠加，使接收到的信号 幅度出现随机起伏变化，形成多径衰落， 如图4-1所示。
4.2.3 分集系统的性能
图4-11 瑞利衰落中GMSK有无分集时误码性 能
4.2.4 RAKE接收机
1．RAKE接收机的定义 由于在多径信号中包含有可以利用的信息， 所以，CDMA接收机可以通过合并多径信 号来改善信号的信噪比。 RAKE接收机就是通过多个相关检测器接收 多径信号中的各路信号，并把它们合并起 来。 CDMA系统中的RAKE接收机如图4-12所示。
4.2.1 分集技术的基本概念及方法
西安电子科技大学通信原理-PPT精品文档
无线 有记忆 编码信道 无记忆 广义 设备 媒质 恒参信道 调制信道 随参信道
2.1 信道定义、分类、模型
3.模型 1〉调制信道模型：时变线性网络
编码器 调 制 输 入 器 发转 换器 信道 收转 换器 解 编码器 调 输 出 器
2.4 随机信号及噪声
2>广义：数学期望、方差与t无关，自相关函数 只与时间 间隔有关 a (t ) a 2 2 ( t ) R ( t , t ) R ( ) 3〉性质：各态历经性，时间平均代替统计平均
a a ______ 2 2 ________ R ( ) R ( )
( w ) ( w )
2.3 随参信道特性及其对所传信号的影响
1.随参信道特性： K(t)〜t 变化快 2.随参信道的传输媒质的三个特点： （1）对信号的帅耗随时间而变； （2）传输的时延随时间而变； （3）多径传播。 3.多径传播对信号传输的影响 （1）产生瑞利型衰落； （2）引起频率弥散； （3）发生频率选择性衰落。 4.改进措施：分集接收
2 包络： 一维瑞利分布 f( ) 2exp 0 2 2 1 f( ) 0 2 均匀分布 2
2.4 随机信号及噪声
（6）正弦波加窄带高斯过程
r ( t ) s ( t ) n ( t ) A cos( t ) n ( t ) c
2 2
2.4 随机信号及噪声
标准正态： 误差函数：
a 0
erf (x ) 2
1
2
e
0
x
z2
dz
（4）白噪声 1〉理想白噪声：功率谱密度在整个频域内都是 均匀分布
各种衰落和抗衰落技术
点对点视距传播通信的要求：
1、由于波长短绕射能力差,必须在无阻挡的视线内传播才能完成正常通信。
2、很小的发射功率一只有利用具有很强的方向性天线实现通信，要想实现较长距离通信，只有适当加大天线或加大功率。
3、工作波长短、克服障碍的能力差 在实际的工程勘察中，树高、无树山上的灌木都是不可忽略的影响通信质量的因数。
多径衰落
5、Flat fading(电平衰落) ：The loss is uniform across the frequency spectrum（损失一致在频谱）
Selective fading(频率选择性衰落)： The loss varies across the frequency spectrum（损失在有所不同的频率）
2、邻站干扰(Neighbouring Station Interference)
3、越站干扰
抗干扰的途径（方法）：
1、Transmitter attenuation(发射机衰减）
2、High performance antenna（高性能微波天线）
3、Polarization（ 极化方式）
一、各种衰落与抗衰落技术
K型衰落：
1、这是一种由多经传输引起的干涉型衰落，它是由于直射波与地面反射波（或在一定条件下的绕射波）到达接收点由于相位不同相互干涉造成的衰落。 其干涉的程度与行程差有关，而在对流层中行程差是随K值的变化的所以称为K型衰落。 这种衰落在线路经过水面、湖泊、或平滑地面时更为严重，所以在选择路由时要尽量避免，不可能回避时一定要采用高低天线技术使反射点靠近一端减少反射波的影响，或采用高低天线加空间分集技术或抗反射波天线等来克服多经反射的影响。
微波设计目标：
1、由于波长短绕射能力差,必须在无阻挡的视线内传播才能完成正常通信。
2、很小的发射功率一只有利用具有很强的方向性天线实现通信，要想实现较长距离通信，只有适当加大天线或加大功率。
3、工作波长短、克服障碍的能力差 在实际的工程勘察中，树高、无树山上的灌木都是不可忽略的影响通信质量的因数。
多径衰落
5、Flat fading(电平衰落) ：The loss is uniform across the frequency spectrum（损失一致在频谱）
Selective fading(频率选择性衰落)： The loss varies across the frequency spectrum（损失在有所不同的频率）
2、邻站干扰(Neighbouring Station Interference)
3、越站干扰
抗干扰的途径（方法）：
1、Transmitter attenuation(发射机衰减）
2、High performance antenna（高性能微波天线）
3、Polarization（ 极化方式）
一、各种衰落与抗衰落技术
K型衰落：
1、这是一种由多经传输引起的干涉型衰落，它是由于直射波与地面反射波（或在一定条件下的绕射波）到达接收点由于相位不同相互干涉造成的衰落。 其干涉的程度与行程差有关，而在对流层中行程差是随K值的变化的所以称为K型衰落。 这种衰落在线路经过水面、湖泊、或平滑地面时更为严重，所以在选择路由时要尽量避免，不可能回避时一定要采用高低天线技术使反射点靠近一端减少反射波的影响，或采用高低天线加空间分集技术或抗反射波天线等来克服多经反射的影响。
微波设计目标：
移动通信PPT课件
2. 移动台受噪声的干扰并在强干扰情况下工作
移动台所受到的噪声影响主要来自于城市噪声、各 种车辆发动机点火噪声、微波炉干扰噪声等；
(1) 互调干扰 (2) 邻道干扰 (3) 同频干扰
3. 通信系统复杂
移动台的移动需要频率、功率控制，地址登记，越区切换，漫游跟 踪等技术，入网、计费管理
4. 对移动台的要求高
移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的； BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道，SS负责呼 叫控制功能，所有的呼叫都是经由SS建立连接的；OMS 负责管理控制整个移动网。
MS也是一个子系统。它实际上是由移动终端设备和用户 数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备；用户数 据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模 块称为用户识别卡（SIM）。
多普勒频移产生调制噪声
由于移动台的不断运动，当达到一 定速度时，如超音速飞机，固定点 接收到的载波频率将随运动速度v 的不同，产生不同的频移，即产生 多普勒效应，使接收点的信号场强 振幅、相位随时间、地点而不断地 变化
fd
v
cos
2021/7/1
图1.3 多普勒效应
10
1.1.1 移动通信的特点
③ 微小区：小区半径r＝0.1～1km ④ 微微小区：小区半径r<0.1km，适于办公室、家庭等移动应用
环境。
2021/7/1
12
1.1.2 移动通信的组网理论
2. 频率覆盖
蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够的隔离度， 在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称 为频率复用。.1.1 移动通信的特点
1.移动通信利用无线电波进行信息传输 传播环境复杂：直射波与随时间变化的绕 射波、反射波、散射波的叠加 多普勒效应：移动台的高速运动
移动台所受到的噪声影响主要来自于城市噪声、各 种车辆发动机点火噪声、微波炉干扰噪声等；
(1) 互调干扰 (2) 邻道干扰 (3) 同频干扰
3. 通信系统复杂
移动台的移动需要频率、功率控制，地址登记，越区切换，漫游跟 踪等技术，入网、计费管理
4. 对移动台的要求高
移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的； BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道，SS负责呼 叫控制功能，所有的呼叫都是经由SS建立连接的；OMS 负责管理控制整个移动网。
MS也是一个子系统。它实际上是由移动终端设备和用户 数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备；用户数 据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模 块称为用户识别卡（SIM）。
多普勒频移产生调制噪声
由于移动台的不断运动，当达到一 定速度时，如超音速飞机，固定点 接收到的载波频率将随运动速度v 的不同，产生不同的频移，即产生 多普勒效应，使接收点的信号场强 振幅、相位随时间、地点而不断地 变化
fd
v
cos
2021/7/1
图1.3 多普勒效应
10
1.1.1 移动通信的特点
③ 微小区：小区半径r＝0.1～1km ④ 微微小区：小区半径r<0.1km，适于办公室、家庭等移动应用
环境。
2021/7/1
12
1.1.2 移动通信的组网理论
2. 频率覆盖
蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够的隔离度， 在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称 为频率复用。.1.1 移动通信的特点
1.移动通信利用无线电波进行信息传输 传播环境复杂：直射波与随时间变化的绕 射波、反射波、散射波的叠加 多普勒效应：移动台的高速运动
3.抗衰落技术PPT
清华大学
16
微波与数字通信技术国家重点实验室
分集原理
• 原理：利用无线传播环境中来自不同途径的多径信号的 统计独立性进行合并，从而实现分集。
• 首先要找出来自不同途径的多径信号，这些途径可以是 不同的空间、不同的极化、不同的频率、不同的时间。
• 其次要以某种方法进行合并。 • 应该指出：分集技术不仅能改善频率选择性衰落，同时
第三讲 抗衰落技术
肖立民 清华大学微波与数字通信国家重点实验室
2002年3月 广州
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
清华大学
1
微波与数字通信技术国家重点实验室
内容提要
• 概述 • 非频率选择性衰落的对抗技术 • 频率选择性衰落的对抗技术
– 均衡技术 – 分集技术 – 瑞克技术 • 联合编码技术
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
清华大学
11
微波与数字通信技术国家重点实验室
衰落储备法（续）
• 接收电平比平均接收电平下降Fd(dB）的概率（或称为中 断概率）为：
U 中 断 A fm dn1F 0 d/10
其中A为和地形、气候有关的系数，m为频率因子，n为距离 因子。若选择衰落储备量RFd，就可以保证通信中断率 的要求。
•
接收电平 Pr Pt
GA2 L2A Ls
其中：Pt为发送功率，GA为收发天线增益，LA为收发天馈 系统的损耗，LS为传播路径损耗。
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
清华大学
9
微波与数字通信技术国家重点实验室
传播统计
• 注意：LS是一个随机变量，存在平均传播损耗LS,平均及 传播损耗大于某个值的概率P（LSa）。
《抗衰落技术总汇》课件
《抗衰落技术总汇》PPT 课件
欢迎阅读《抗衰落技术总汇》PPT课件，本课件将带您深入了解衰落技术及其 对通信系统的影响，以及各种抗衰落技术的应用与发展趋势。
什么是衰落？
衰落是指信号在传输过程中因信号的幅值、相位、频率等参数变化而引起的信号强度的衰减或变化的现 象。
衰落对通信的影响
1 信号质量下降
衰落会导致信号的强度 变弱，从而影响通信质 量，增加误码率和丢包 率。
2 传输速率下降
衰落增加了信道的噪声 和干扰，降低了通信系 统的传输速率。
3 信号延迟增加
衰落还会导致信号经过 多次反射或绕射而产生 多路径传播，增加信号 的传播延迟。
抗衰落技术
信道编码技术
通过添加冗余码来 增强信号的抗干扰 能力，如卷积码和 纠正码。
5
频率选择和频率再使用
选择合适的频率带宽和频率再使用方案，减小频率选择性衰落。
应用举例
移动通信
抗衰落技术广泛应用于移动通 信，提高信号的稳定性和通信 质量。
无线数据通信
无线数据通信需要抗衰落技术 来保证数据传输的可靠性和速 率。
卫星通信
卫星通信面临多路径传播和频 率选择性衰落，抗衰落技术能 提高通信效果。
衰落环境下通信系统的优化
1
功率控制
通过动态调整传输功率，实现信号质量的优化。
2
编码技术的选择
根据衰落环境的特点选择合适的编码技术，提高信号的抗干扰能力和纠错能力。
3
天线配置和天线策略
合理配置天线，选用适当的天线策略，提高信号的接收和发送性能。
4
调度算法的优化
通过优化调度算法，合理分配资源，提高系统的容量和性能。
发展趋势
5 G网络
5G技术将进一步提高抗衰落 能力，在更复杂的衰落环境 下实现更可靠的通信。
欢迎阅读《抗衰落技术总汇》PPT课件，本课件将带您深入了解衰落技术及其 对通信系统的影响，以及各种抗衰落技术的应用与发展趋势。
什么是衰落？
衰落是指信号在传输过程中因信号的幅值、相位、频率等参数变化而引起的信号强度的衰减或变化的现 象。
衰落对通信的影响
1 信号质量下降
衰落会导致信号的强度 变弱，从而影响通信质 量，增加误码率和丢包 率。
2 传输速率下降
衰落增加了信道的噪声 和干扰，降低了通信系 统的传输速率。
3 信号延迟增加
衰落还会导致信号经过 多次反射或绕射而产生 多路径传播，增加信号 的传播延迟。
抗衰落技术
信道编码技术
通过添加冗余码来 增强信号的抗干扰 能力，如卷积码和 纠正码。
5
频率选择和频率再使用
选择合适的频率带宽和频率再使用方案，减小频率选择性衰落。
应用举例
移动通信
抗衰落技术广泛应用于移动通 信，提高信号的稳定性和通信 质量。
无线数据通信
无线数据通信需要抗衰落技术 来保证数据传输的可靠性和速 率。
卫星通信
卫星通信面临多路径传播和频 率选择性衰落，抗衰落技术能 提高通信效果。
衰落环境下通信系统的优化
1
功率控制
通过动态调整传输功率，实现信号质量的优化。
2
编码技术的选择
根据衰落环境的特点选择合适的编码技术，提高信号的抗干扰能力和纠错能力。
3
天线配置和天线策略
合理配置天线，选用适当的天线策略，提高信号的接收和发送性能。
4
调度算法的优化
通过优化调度算法，合理分配资源，提高系统的容量和性能。
发展趋势
5 G网络
5G技术将进一步提高抗衰落 能力，在更复杂的衰落环境 下实现更可靠的通信。
抗衰落技术无线通信ppt课件
T
T
T
T
C1
C2
C3
CN
横向滤波均衡器原理框图
14
时域均衡器（2）：非线性均衡器
• 适用于衰落深度很大的情况。但算法相对
复杂，且稳定性差和收敛时间长。
•判决反馈均衡器（DFE）； •最大似然符号检测（ML）； •最大似然序列检测（MLSE）。
15
时域均衡器（2）：非线性均衡器（续）
T
T
T
T
C1
Z zk nz t n e z j0n t kt c
n
n e j0n R z n kt c
n
如果对某些n（记为n1），存在某个n1使得 n1 / tc k，就1有：
Z zk ne j0n R z n ktc
计平方误差最小。
• 特点：收敛速度快，跟踪性能好。 • 缺点：算法较复杂，还要较好的考虑稳定性问
题。
• 在无线中适用于快衰落信道。
21
瑞克技术
22
什么叫瑞克（Rake）技术
• 抗多径技术的回顾： －时域均衡适合于信号不可分离多径的场合，在接收端解决符号间干 扰问题。 －一般分集适合于能建立多个相互独立的路径，在接收端进行最佳合 并。 －瑞克技术既不同于均衡，也不同于分集，它由多径分离和多径合并 两部分组成。
Rc Rc01 / t0 , t0
-tC
0
tC
24
多径信号的分离（续）
• 多径信号的相关分离
考虑一个具有n条路径的扩频多径信号：
Z t nz t n ej2f0n
n
此信号和扩频信号的本地码zk=z(t-ktC)进行相关运算，得到：
通信原理第7版第7章PPT课件(樊昌信版)
基准 ——2PSK 前一 ——2DPSK
/2
参考相位
/ 2 B方式
课件制作：曹丽娜
示例: 波形: 差分编码规则：
西安电子科技大学 通信工程学院
⊕为模2加
bn-1为 bn的前一码元 最初bn-1可任意设定
课件制作：曹丽娜
2DPSK 产生
构思 模型
2DPSK 解调
西安电子科技大学 通信工程学院
Power Spectral Density
分析目的：B 和 fc
分析方法：借助于基带信号的功率谱
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
1 2ASK信号的功率谱密度
e2ASK (t) s(t) cosct
单极性
设
Ps (f) —— s(t) 的PSD
P2ASK (f) —— 2ASK信号的PSD
课件制作：曹丽娜
概述
数字调制：用数字基带信号控制载波某个参数的过程。 数字带通传输系统：包括调制/解调过程的数字传输系统。
方法
模拟调制法
数字键控法
分类
二进制和多进制调制
基本调制和新型调制
1
0
1
1
0
1
1
0
1
t
t
t
振幅键控
频移键控
相移键控
Amplitude Shift Keying
FSK
Phase Shift Keying
课件制作：曹丽娜
2 2PSK/2DPSK信号的功率谱密度
e2PSK (t) s t cosct
双极性
➢ 2PSK信号的频谱与2ASK的十分相似； ➢ 带宽也是基带信号带宽的两倍：
➢ 区别仅在于当P=1/2时，谱中无离散谱（即载波分量）。
最新3-1第三节无线通信基本技术(抗衰落技术)课件ppt
定义
甲状腺功能减退症（hypothyroidism, 简称甲 减）是由于甲状腺激素合成和分泌减少或组 织利用不足导致的全身代谢减低综合征。
30
分类
31
根据病变部位分类
原发性甲减（甲状腺本身病变） 占全部甲减的95%以上； 常见原因：自身免疫、甲状腺手术和甲亢放射碘治疗
中枢性甲减（下丘脑和垂体病变） TSH或TRH分泌减少所致； 常见原因：产后大出血、垂体外照射、垂体大腺瘤、颅咽管
空间分集原理
空间分集
采用一副发射天线，接收端采用多副接收天线。
接收天线之间的距离d应足够大，以保证各接收天线 接收信号衰落特性是相互独立。
一般接收天线间距离d>λ/2可保证各支路接收信号独立 。
分集支路数越多，分集效果越好， 当M较大时，分集增益随着M的增大而变得缓慢。 一般取N=2～4。
34
临床表现
发病隐匿，病程较长，可缺乏特异症状和体征 以代谢率减低和交感神经兴奋性下降为主要表现
➢病情轻的早期病人可以没有特异症状 ➢病人畏寒、乏力、手足肿胀感、嗜睡、记忆力 减退、 少汗、关节疼痛、体重增加、便秘、女性月经紊乱，或 者月经过多、不孕
35
临床表现
典型病人 1、粘液性水肿面容： 可有表情呆滞、面色苍白、颜面和/或眼睑浮肿、唇厚舌大、常有 齿痕，声音嘶哑，头发干燥，稀疏，脆细
第三章 无线通信基本技术 抗摔落技术
1 概述 2 分集技术 3 均衡技术 4 Rake 接收技术
2
1 概述
多径传播的影响： 无线传播环境复杂，无线传播信道中存在各种反射
体，多径传播现象普遍存在。 从时域看，多径传播导致时间色散，产生基带符号
间的干扰。 从频率域看，多径传播导致频率选择性衰落，使基
移动通信-抗衰落技术资料
移动通信Mobile Communications华南农业大学胡洁❖衰落的定义(definition of fading ):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(propogation loss )友传播延时随时间变化(Time-varing transmission delay)的现象叫做衰落。
•衰落的分类器按频率特性：flat fading and frequency selective fadingss 按时间特性：fast fading and slow fading♦衰落的影响(effect of fading ):器接收电平降低，无法保证正常通信。
：：接收信号畸变(distortion ) ”产生严重的误码。
器传播延时变化,破坏与时延有关的同步(synchronization )。
器在快衰落情况下，由于电平变化迅速，影响某些跟踪过程。
•:•分集的基础:嘶g為硼号传播路径同时经历深度衰落（昨(E8P)*5s i 同时发牛•两个深度衰落的机会很少•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f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：--How to get independent multipath signals ?--How to combine them ?•本质：对同_信号在不同空间/频率/极化/时间的过取样(over sampled )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。
分集方式徹分集(micro diversity):减小快衰落fspace/frequency/polarization/angle/time diversityH设基站A接收到的信号中值为m3基站B接收到的信号中值为mB，它们都服从对数正态分布。
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条件
3. 特点
彼此间相距 一定距离的 多部接收天 线
天线彼此间 距大于半个 波长
多部天线和 距离条件均 对其应用形 成制约作用
两部接收天线： 调制有同 一部垂直极化 一发送信 天线、一部水 息的不同 平极化天线 载波
先、后发送的 调制有同一发 送信息的同一 已调信号
天线极化特性 不同
不同载频 间距都大 于BC
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
扫描分集原理3
n “转换停留（Switch and Stay Combining）” 扫描分集：
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
线性合并方式
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
最大比值合并（Maximal Ratio Combining）
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
“分”的方式1
n 首先是如何“分”的问题。可以“明分”、 也可以“暗分”，所谓“明分”是指不同 分集支路以明显的方式获取，分集支路的 区分是显而易见的，我们称之为“显分 集”；所谓“暗分”是指不同分集支路以 隐含的方式获取，分集支路的区分不是显 而易见的。我们称之为“隐分集”。
n 因此，哪怕我们只是选择信噪比高的那个信号 用于解调，这样得到的总的接收信号也将具有 比使用单个接收天线时的接收信号更好的平均 信噪比，这必将有利于提高接收性能。
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
•经选择后得 到的接收信号
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
分集的概念
n 分集主要是信号接收时的概念，用来对 抗小尺度衰落所引起的包络起伏变化。 分集接收机可以获取由同一发送信号形 成的不同分集支路，各支路信号的包络 （幅度）不具有相关性，从而就可以通 过对它们进行一定的处理来提升接收信 噪比，从而改善接收质量。
交织原理2
n 可以指出，在上述交织方式下，交织矩阵的列数n与系 统所采用的纠错编码方案有关，而不同的纠错方案的 纠检错能力可能是不同的，应根据系统需要加以选； 交织矩阵的行数d与信道衰落情况有关——即，若信道 的平均衰落持续时间越长，则深衰落引起的突发错误 所涉及的比特数将越多，d就应该选得更大一些，以保
选择合并
n 选择合并是一种最简单的分集合并技术。 选择合并由m个解调器进行m条支路的解 调，各支路的增益可被控制以实现各支 路的平均SNR相等，瞬时SNR最高的支路 被连接到解调器，实际中一般采用 （S+N）/N最大的支路
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
选择方式的实现——扫描分集
n 选择合并要求为每部天线设置一部接收 机，并且实时测量所有支路的信噪比， 这实际上不够现实，一般采用更易实现 的扫描分集来实现支路的选择。后者的 优点是只需一部接收机。
而实际的移动无线信道都是时变信道，自适应均 衡器通过跟踪信道变化来使得上述频域特性得到 近似地满足。 常见的实现方法：无线通信中，由于信道是未知 且时变的。要按上述原理实现均衡首先就必须解 决如何获取信道的冲激响应的问题（“变未知为
已 知”），这叫作信道估计，通常通过发送端发送
已 知序列（称作“训练序列”），西接安电收子科章技端抗大衰学通落移技动术过通信课对件第训7
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
•（分
集）
•
分：
• 同样的发送信息
• 支路1 •支路2
•支路3
•1号支 •2号支 路信号 路信号
•3号支 路信号
• 各支路信号不相关
•
集：
•1号支 路信号
•2号支 •3号支 路信号 路信号
• •选择或线性合并
• 合成信号
•合成信号将具有更高的平均信噪比
而时变问题则可以通过在“足够短”的时间间 内
重复发送训练序列来解决，也就是说，通过一定 时间间隔（这个间隔大于信道的相干时间）内对 信道的重新估计来调整均衡器的冲激响应，以适 应信道的时变性，保证均衡的有效性。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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交织器的时延
n 对于交织器，当最后一列第一个比特写入后才 能开始“按行读出”，所以确切的交织器延迟 为[d(n－1)+1]TS；类似地，解织器延迟为[ n(d －1)+1 ]TS 。所以交织器和解织器带来 的总的延迟时间为： [2nd－(n+d)+2]TS 。 当交织矩阵规模较大时，延迟时间大约为2ndTS。
•可能发生噪 声增强作用
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为了使
就要求 g(t)为：
即在频域要求满足：
均衡器实际上是传输信道的反向滤波器。对于频
率选择性信道，均衡器将增强频率衰减大的频谱
部分而削弱频率衰减小的频谱部分，以使得频谱
响应的各部分趋于平坦。同时使得相位响应趋于
线性。
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线性合并式。前者采用多部接收机连续
监测各支路信噪比，选取任何时刻具最
大信噪比的支路加以输出。由于总的接
收信号来自于不同的支路，所以也可以
认为发生了“合并”，故也称之为“选
择式合并” (Selection Combining) 。我
们将所有的“集”的方式都称为合并方
式。
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相互独立的衰落实现1
右图显示了接收端设 置两部天线时，当天 线距离足够远的情况 下，就同一发射信号 而言，它们分别接收 到的信号的信噪比在 小尺度上的变化情况。
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相互独立的衰落实现2
n 我们注意到，这两个接收信号的信噪比变化是 基本不相关的。也就是说，信道对由不同天线 捕捉到的两个接收信号的影响是相互独立的， 它们同时经历深衰落的可能性非常的小。
证经过“交织→信道→解织”过程后，对突发错误
的分散作用。 此外，需要注意，交织处理并不引 入冗余比特（而纠错编码将会引入冗余比特！），但 交织、解织过程会带来处理时延，对于语音传输而言， 应适当控制时延。
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n (b)图的错误情况为信道引起5个比特的突发错 误，则解织以后的输出为： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 更一般地，任何长度小于n的突发错误经解织 后输出时，将转化为单个错误，相互之间至少 由d-1个比特隔开。
发送时间间隔 大于TC
两部天线可以 设置于同一位 置，但有3dB功 率损失
同时多个 同一信息在不
载频发送， 同时间发送会 需要更大 降低数据速率
发射的功 率西安电子科技大学移动通信课件第7
章抗衰落技术
“集”的方式——合并方式
n 对来自不同分集支路的信号进行处理的
目的是提高合成信号的平均信噪比，理
论上有效的“集”的方式分为选择式和
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扫描分集原理1
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扫描分集原理2
n 进行扫描分集时，在信噪比门限设定以后， 关键在于如何进行支路转换控制。有一种 控制策略叫做“转换并停留”的方式，即 当当前支路不满足门限信噪比时就进行扫 描，找到下一个满足门限要求的支路后， 就在该支路上持续停留进行接收， 直至该 支路又不满足要求后再次启动扫描。
2020/12/6
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等增益合并（Equal Gain Combing）
n 等增益合并（Equal Gain Combing）： 各支路增益都相等（即G1=G2=……=Gm） 的线性合并方式称作等增益合并。
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合并增益
假定各支路经历相互独立的瑞利衰落，并具有相 等的平均输入信噪比。则各种合并方式的合并后 平均输出信噪比和支路平均信噪比的比值称作合 并增益。即 。
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均衡的概念
n 用于克服时间色散引起的码间干扰，减 轻或消除由于信号失真所造成的“不可 减轻错误”。
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均衡原理
•发
•收
•基带等效 复冲激响
应
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均衡器的输入等于：
其中，nb(t)为等效基带噪声。 设均衡器的基带复冲激响应为heq(t)，则均衡器 的输出为：
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• 信源比
特
•编码器
•交织器
•调制器
•信道
• 恢复出
的
•译码器
•解织器
•解调器
• 信源比
特
•发送端：交织器位于编码器之后，调制器之前；接收
端：解织器位于解调器之后，译码器之前。 西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
交织原理1
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n (d)图的错误情况为信道引起周期性的单 个错误，周期正好等于n，则解织以后的 输出为：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 这时，经解织后输出时，错误将转化为 长度为d的突发错误。
分集支路数目相同时，三种基本合并方式（选择、 等增益、最大比值）的合并增益的关系为： GMRC>GEGC>GSC
3. 特点
彼此间相距 一定距离的 多部接收天 线
天线彼此间 距大于半个 波长
多部天线和 距离条件均 对其应用形 成制约作用
两部接收天线： 调制有同 一部垂直极化 一发送信 天线、一部水 息的不同 平极化天线 载波
先、后发送的 调制有同一发 送信息的同一 已调信号
天线极化特性 不同
不同载频 间距都大 于BC
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扫描分集原理3
n “转换停留（Switch and Stay Combining）” 扫描分集：
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线性合并方式
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最大比值合并（Maximal Ratio Combining）
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“分”的方式1
n 首先是如何“分”的问题。可以“明分”、 也可以“暗分”，所谓“明分”是指不同 分集支路以明显的方式获取，分集支路的 区分是显而易见的，我们称之为“显分 集”；所谓“暗分”是指不同分集支路以 隐含的方式获取，分集支路的区分不是显 而易见的。我们称之为“隐分集”。
n 因此，哪怕我们只是选择信噪比高的那个信号 用于解调，这样得到的总的接收信号也将具有 比使用单个接收天线时的接收信号更好的平均 信噪比，这必将有利于提高接收性能。
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•经选择后得 到的接收信号
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分集的概念
n 分集主要是信号接收时的概念，用来对 抗小尺度衰落所引起的包络起伏变化。 分集接收机可以获取由同一发送信号形 成的不同分集支路，各支路信号的包络 （幅度）不具有相关性，从而就可以通 过对它们进行一定的处理来提升接收信 噪比，从而改善接收质量。
交织原理2
n 可以指出，在上述交织方式下，交织矩阵的列数n与系 统所采用的纠错编码方案有关，而不同的纠错方案的 纠检错能力可能是不同的，应根据系统需要加以选； 交织矩阵的行数d与信道衰落情况有关——即，若信道 的平均衰落持续时间越长，则深衰落引起的突发错误 所涉及的比特数将越多，d就应该选得更大一些，以保
选择合并
n 选择合并是一种最简单的分集合并技术。 选择合并由m个解调器进行m条支路的解 调，各支路的增益可被控制以实现各支 路的平均SNR相等，瞬时SNR最高的支路 被连接到解调器，实际中一般采用 （S+N）/N最大的支路
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选择方式的实现——扫描分集
n 选择合并要求为每部天线设置一部接收 机，并且实时测量所有支路的信噪比， 这实际上不够现实，一般采用更易实现 的扫描分集来实现支路的选择。后者的 优点是只需一部接收机。
而实际的移动无线信道都是时变信道，自适应均 衡器通过跟踪信道变化来使得上述频域特性得到 近似地满足。 常见的实现方法：无线通信中，由于信道是未知 且时变的。要按上述原理实现均衡首先就必须解 决如何获取信道的冲激响应的问题（“变未知为
已 知”），这叫作信道估计，通常通过发送端发送
已 知序列（称作“训练序列”），西接安电收子科章技端抗大衰学通落移技动术过通信课对件第训7
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•（分
集）
•
分：
• 同样的发送信息
• 支路1 •支路2
•支路3
•1号支 •2号支 路信号 路信号
•3号支 路信号
• 各支路信号不相关
•
集：
•1号支 路信号
•2号支 •3号支 路信号 路信号
• •选择或线性合并
• 合成信号
•合成信号将具有更高的平均信噪比
而时变问题则可以通过在“足够短”的时间间 内
重复发送训练序列来解决，也就是说，通过一定 时间间隔（这个间隔大于信道的相干时间）内对 信道的重新估计来调整均衡器的冲激响应，以适 应信道的时变性，保证均衡的有效性。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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交织器的时延
n 对于交织器，当最后一列第一个比特写入后才 能开始“按行读出”，所以确切的交织器延迟 为[d(n－1)+1]TS；类似地，解织器延迟为[ n(d －1)+1 ]TS 。所以交织器和解织器带来 的总的延迟时间为： [2nd－(n+d)+2]TS 。 当交织矩阵规模较大时，延迟时间大约为2ndTS。
•可能发生噪 声增强作用
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为了使
就要求 g(t)为：
即在频域要求满足：
均衡器实际上是传输信道的反向滤波器。对于频
率选择性信道，均衡器将增强频率衰减大的频谱
部分而削弱频率衰减小的频谱部分，以使得频谱
响应的各部分趋于平坦。同时使得相位响应趋于
线性。
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
线性合并式。前者采用多部接收机连续
监测各支路信噪比，选取任何时刻具最
大信噪比的支路加以输出。由于总的接
收信号来自于不同的支路，所以也可以
认为发生了“合并”，故也称之为“选
择式合并” (Selection Combining) 。我
们将所有的“集”的方式都称为合并方
式。
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相互独立的衰落实现1
右图显示了接收端设 置两部天线时，当天 线距离足够远的情况 下，就同一发射信号 而言，它们分别接收 到的信号的信噪比在 小尺度上的变化情况。
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相互独立的衰落实现2
n 我们注意到，这两个接收信号的信噪比变化是 基本不相关的。也就是说，信道对由不同天线 捕捉到的两个接收信号的影响是相互独立的， 它们同时经历深衰落的可能性非常的小。
证经过“交织→信道→解织”过程后，对突发错误
的分散作用。 此外，需要注意，交织处理并不引 入冗余比特（而纠错编码将会引入冗余比特！），但 交织、解织过程会带来处理时延，对于语音传输而言， 应适当控制时延。
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n (b)图的错误情况为信道引起5个比特的突发错 误，则解织以后的输出为： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 更一般地，任何长度小于n的突发错误经解织 后输出时，将转化为单个错误，相互之间至少 由d-1个比特隔开。
发送时间间隔 大于TC
两部天线可以 设置于同一位 置，但有3dB功 率损失
同时多个 同一信息在不
载频发送， 同时间发送会 需要更大 降低数据速率
发射的功 率西安电子科技大学移动通信课件第7
章抗衰落技术
“集”的方式——合并方式
n 对来自不同分集支路的信号进行处理的
目的是提高合成信号的平均信噪比，理
论上有效的“集”的方式分为选择式和
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扫描分集原理1
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扫描分集原理2
n 进行扫描分集时，在信噪比门限设定以后， 关键在于如何进行支路转换控制。有一种 控制策略叫做“转换并停留”的方式，即 当当前支路不满足门限信噪比时就进行扫 描，找到下一个满足门限要求的支路后， 就在该支路上持续停留进行接收， 直至该 支路又不满足要求后再次启动扫描。
2020/12/6
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等增益合并（Equal Gain Combing）
n 等增益合并（Equal Gain Combing）： 各支路增益都相等（即G1=G2=……=Gm） 的线性合并方式称作等增益合并。
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
合并增益
假定各支路经历相互独立的瑞利衰落，并具有相 等的平均输入信噪比。则各种合并方式的合并后 平均输出信噪比和支路平均信噪比的比值称作合 并增益。即 。
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均衡的概念
n 用于克服时间色散引起的码间干扰，减 轻或消除由于信号失真所造成的“不可 减轻错误”。
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均衡原理
•发
•收
•基带等效 复冲激响
应
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均衡器的输入等于：
其中，nb(t)为等效基带噪声。 设均衡器的基带复冲激响应为heq(t)，则均衡器 的输出为：
西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
• 信源比
特
•编码器
•交织器
•调制器
•信道
• 恢复出
的
•译码器
•解织器
•解调器
• 信源比
特
•发送端：交织器位于编码器之后，调制器之前；接收
端：解织器位于解调器之后，译码器之前。 西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
交织原理1
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西安电子科技大学移动通信课件第7 章抗衰落技术
n (d)图的错误情况为信道引起周期性的单 个错误，周期正好等于n，则解织以后的 输出为：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 这时，经解织后输出时，错误将转化为 长度为d的突发错误。
分集支路数目相同时，三种基本合并方式（选择、 等增益、最大比值）的合并增益的关系为： GMRC>GEGC>GSC