第三章4 主要抗干扰技术

最大比合并：加权—信噪比越大，加 权系数越大
等增益合并：求各路信噪比平均值 选择式合并：从N 个接收信号中选择具
有最高信噪比的信号作为输出。
dB(Decibel，分贝) 是一个纯计数单 位，本意是表示两个量的比值大小,没 有单位，表示功率的相对比值
对于功率，dB = 10*lg(A/B)
每个功率级别差2dB，GSM900 手机 最大发射功率级别是5（33dBm）， 最小发射功率级别是19（5dBm）
基站通过下行SACCH信道，发出命令 控制手机的发射功率级别
每个功率级别差2dB，GSM900 手机 最大发射功率级别是5（33dBm）， 最小发射功率级别是19（5dBm）
DCS1800手机: 最大发射功率级别是0（30dBm） 最小发射功率级别是15（0dBm）
在采用分布式MIMO的DWCS系统中， 分散在小区内的多个天线通过光纤和 基站处理器相连接。具有多天线的移 动台和分散在附近的基站天线进行通 信，与基站建立了MIMO通信链 路。——分布式MIMO
SISO
频率分集：采用两个或两个以 上具有一定频率间隔的微波频 率同时发送和接收同一信息， 然后进行合成或选择；
2、集中处理：即把接收机收到的多个独立 的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。
最重要的条件是各个信号之间应该是“不相关”的
利用移动网络的多径信号改善系统性能
分集分为两种：
宏分集：基站分集（多基站不同位置）

————抗慢衰落（蜂窝网）
微分集：————抗快衰落（无线网）
1.空间分集 2.频率分集 3.时间分集 4.极化分集
间断传输 分集 跳频 功率控制
位置更新 切换
DTX: (Discontinuous Transmission )
间断传输：

利用语音编码器检测到话音间隙后，
在间隙期不发送语音信号
1、在语音激活期间进行正常的 13Kbps编码发射（每20ms一个 话音帧）
2、而在话音非激活期间进行 500bps编码（每480ms一个话音 帧）
判断的原则是： 噪声的能量总是要比话音能量低
分集：传送信号多个副本，提高接 收信号正确判决率的方法。
功能：补偿衰落信道损耗
宏观分集：抗慢衰落（采用两个独 立天线场地）
微观分集：抗快衰落（采用同一天 线场地方式，比如空间、 频率、时间分集等）
隐分集：分集作用隐含在传输信号， 只需一副天线来接收信号、如交织 编码技术、跳频技术、直接扩频技 术
实现跳频关键
受伪随机码控制的、用来改变 载频频率的本振频率必须严格同步
跳频功能：
保密 抑制 “多径干扰”
指跳频速率低于信息比特率，
慢跳频 ： 即每跳可传输连续几个信息比特 快跳频： 跳频速率高于信息比特率，
即一个信息比特需多跳传输
GSM采用慢跳频，每TDMA帧跳频，217次/秒，约120
由计算机或终端等直接发出的信号为基带信号， 一般用于局域网
1、降低干扰电平，提高系统的效率 2、节省移动台电池
利用语音激活检测器VAD； 发送端的信号能量与阈值之间的比较 语音激活检测得到的比较结果VAD标 志，用于间断传输的控制和操作
当检测到不存在语音时，发端 不能简单地关闭发信机，而是 发送舒适噪声
DTX与DSI的区别 DTX不能将收回的信道重新分配，只 关发射机
按照一定算法，在给定的包含N个频点的 频点集(MA)内由跳频器确定一个序列。
BCCH频点可以调频，
但BCCH时隙TS0不参与跳频
GSM系统的跳频共有63个序列，63个 不同的算法。
通话期间，工作载频在几个频点上跳变
如果某一频点受干扰严重，不采
用跳频，手机刚好占用这一频点， 手机将受到受到严重的干扰，但如 果采用跳频，手机就不会一直占用 受干扰频点，将干扰分散。

即通话接通功率
电话接通后，BTS接收到手机首次发 送的信息，经过相应计算，通过下行 信道SACCH发送调整功率和TA的命 令，
MS获得功控信息，开始采用新的功 率
举例： 700米基站区： BTS的发射功率在13W左右 GSM手机的发射峰值为2W左右
基站通过下行SACCH信道，发出命令 控制手机的发射功率级别
相应设备的数量 缺点：设备复杂，频率利用不经济
将同一信号在不同时间区间多次重发， 只要各次发送时间间隔足够大
fm为衰落频率，V为移动台运动速 度，最后一个参数为工作波长。
时间分集对于静止状态的移动台是无 效果的。
优点是减少了接收天线及相应设备的 数目
缺点是占用时隙资源增大了开销，降 低了传输效率。
2、集中处理：即把接收机收到的多个独立 的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。
最重要的条件是各个信号之间应该是“不相关”的
通过多个信道(时间、频率或者空间)接收到承载相 同信息的多个副本;
由于多个信道的传输特性不同， 信号多个副本的衰落就不会相同, 接收机能比较正确的恢复出原发送信号.
1、分散传输：使接收机能够获得多个独立 的、携带同一信息的衰落信号；
利用两副接收天线的方案， 独立地接收同一信号，再合 并输出，衰落的程度能被大 大地减小。
d与λ、地物及天线高度有关，通常取值：
市区：d=0.5λ
郊区：d=0.8λ (d越大，相关性越 弱)
应用：BTS（d取几个波长）、MS（车载 台） （900MHz频段：两副天线间隔约0.27m）
某副接收天线的输出信号很低时， 其它接收天线的输出不一定在这同 一时刻也出现幅度低的现象，经相 应的合并电路从中选出信号幅度较 大、信噪比最佳的一路
传统的电话信道只适用于传输音频范围（3003400Hz）的模拟信号，不适用于直接传输频带 很宽、但能量集中在低频段的数字基带信号，
频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于 在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟 信号（称为频带信号）
调制解调来进行转化
基站载频实现方式分为：
基带跳频 每个发信机工作在固定的频率上,
频率不相关的载波是指当不同的载波
之间的间隔大于频率相干区间，即载 波频率的间隔应满足:
△f为载波频率间隔，Bc为相关带 宽，△Tm为最大多径时延差
例：市区Δ=3μ s，Bc约为53KHz
实现：频率间隔大于53KHz 的两部发射机
应用：BTS 优点：接收端可以减少接受天线及
小区跳频频点数不能 大于该小区的收发信机(TRX)数
射频跳频
小区跳频频率数可 大于该小区的收发信机(TRX)数目
基带跳频：n个载波，n个频点， 每个载波以自已固定的频点发 射，用户通话时在不同的时隙 来回跳变。
wenku.baidu.com
射频跳频：n个载波,n+m个频 点，每个载波不停地在n+m个 频点上来回跳变，用户占用固 定的时隙通话
基站设备采用的跳频方式将由设备供应 商决定；GSM一般采用基带跳频
而对于移动终端，因为每个MS只有一套 载频单元，所以必然采用射频跳频。
GSM网络中，功率控制分为： 上行功率控制和下行功率控制
手机空闲状态下会接受到BCCH 下发的系统消息，其中包含 “MS最大发射功率”这一参数
MS通过RACH信道接入网络时，都是以 BCCH广播下发的最大发射功率来发送 的
通过频率分集，突发脉冲不会被瑞利 衰落破坏，起到抗衰落。
瑞利衰落只在一个频点上有谷底，在 另一个频率上无效

通话一直占用一个频点，
安全性很差。
最先提出了通过频率跳变来扩大通讯容量并 保密信息的方式
申请时间1941.6.10; 通过专利1942.8.11 冷战后，美军解除了对"跳频"技术的管制，
空间分集接收： 优点：分集增益高 缺点：需另外单独的接收天线
天线数越多，分集增益越大，但也会更复杂， 而且分集增益也会缓慢，通常在移动通信网 络中采用2个天线。
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)
利用多天线来抑制信道衰落
能利用发射端的多个天线各自独立发送信 号，同时在接收端用多个天线接收并恢复 原信息
假设B1、B2是不同的基带信号，TX1、 TX2是不同的tru，t1、t2是不同的时 间，f1、f2是两个频点。
基带跳频：B1在t1是通过TX1发射,f1 t2则通过TX2发射,f2
射频跳频：B1一直在TX1发射， B2一直在TX2发射，但是， TX1在t1是用f1发射，在t2则 用f2发射
远小于一个符号的时间——平坦衰落
在一个符号的时间里，变化不大

衰落
——慢
在一个符号的时间里，有明显变化

衰落
——快
发端
话音检测：有声段：开发射机 无声段：发SID后关发射机
噪声估计：关发射机前进行噪声估计，产 生SID
收端
噪声发生：在无声期间根据收到的SID产生 舒适的背景噪声
语音结束时：发送背景噪音 语音间隙：接受MS产生舒适噪音 采用VAD技术(语音活动检测)
DSI可将收回的信道重新分配
瑞利衰落（Rayleigh Fading）：

也称多径衰落
无线通信中，信号多径传播，达到接收 点处的场强来自不同路径，时间也不同
各个方向分量波的叠加，加上接收机的
移动及其他原因， 信号强度和相位等特
性又在起伏变化， 服从瑞利分
布。
——————
—快衰落
多径信号的相对时延：
允许其商业化
1985年美国的小公司在"跳频"技术基础上， 悄悄地研发出 CDMA无线数字通信系统，这 家公司就是高通
增加一个“跳频器”：
实现关键： 由指令发生器和频率合成器组成
在时钟的作用下，跳频指令发生器 不断地发出控制指令，频率合成器 不断地改变其输出载波的频率。
使跳频通信发射的载波按一定 规则的随机跳变序列发生变化
对于电压或电流，dB = 20*lg(A/B)
dBm是以1mW为基准的功率分贝， 表示功率绝对值的单位
G=10lg（P/Pm ） （Pm即为 1mW）
如：1w等价于： 10*(lg10^3)=30dbm
1mw 等价于0 dBm ；
“1个基准”： 30dBm＝1W
“2个原则”：
1)＋3dBm，功率乘2倍；－3dBm，功率乘1/2 举例：33dBm＝30dBm+3dBm =
1W×2=2W 2)＋10dBm，功率乘10倍；－10dBm，功率乘
1/10 举例：40dBm＝30dBm+10dBm＝
1W×10=10W
20dBm＝30dBm－10dBm＝
跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum；FHSS)
一种抗干扰、抗衰落、保密技术
=手机和基站都按照一个相同的频点序列来 收发信息，即跳频序列（HSN）。
显分集：明显的分集信号传输，
包括空间、频率、时间、极化分集，
也是常说的分集技术
通过多个信道(时间、频率或者空间)接收到承载 相同信息的多个副本;
由于多个信道的传输特性不同， 信号多个副本的衰落就不会相同, 接收机能比较正确的恢复出原发送信号.
1、分散传输：使接收机能够获得多个独立 的、携带同一信息的衰落信号；