分集接收部分PPT课件
合集下载
4-1分集接收
图 简化的RAKE接收机的组成。
2、RAKE接收
(1)什么是RAKE接收: 其基本原理是将无线通信系统中,幅度明显大于噪声背景的多径分量取 出,对其进行延时和相位校正,使之在某一时刻对齐,并按一定的规则 进行合并,变矢量合并为代数求和,有效地利用多径分量,提高多径分 集的效果。
(2) RAKE接收应用原因 在移动通信中信号传播的多径效应。在接收信号时有时延功率谱的扩散。 其中最典型的有两类: 连续型时延功率谱:它一般出现在繁华市区由密集建筑物反射而形成。 离散型时延功率谱:一般非繁华、非密集型建筑群区,时延功率谱是离 散型的。 如何把扩散时延功率给充分利用起来。
理论和实践都表明,在空间、频率、极化、场分量、角度及时间等方 面分离的无线信号,都呈现互相独立的衰落特性。
3、分集接收的分类:
三、分集接收基本原理
1、宏分集
目的:减小慢衰落的影响;
应用:蜂窝通信系统,也称为”多基站”分集。
方法:把多个基站设置在不同的地理位置上(如蜂窝小区的对角上)和 不同方向上,同时和小区的一个移动台进行通信(可选择其中信号最好 的一个基站通信)。只要在各个方向上的信号传播不是同时受到阴影效 应或地形的影响而出现严重的慢衰落(基站天线架设可以防止这种情发 生),这种方法就能保持通信不会中断。
1)在相同分集重数(即M相同)情况下: 最大比值合并方式:改善信噪比最多, 等增益合并方式:次之; 选择式合并方式:较差。
2)在分集重数M较小时: 等增益合并的信噪比改善接近最大比值合并。信噪比改善较好。 选择式合并所得到的信噪比改善量最少,其原因在于合并器输出只利用 了最强一路信号,而其它各支路都没有被利用。
快衰落:由于移动台是在不停的运动之中,所以,尽管各个反射波都 是从一个天线源辐射出来的,但由于传播路径不同,反射体的性质不同, 使得到达接收点各反射波的幅度和相位都是随机变化的。
2、RAKE接收
(1)什么是RAKE接收: 其基本原理是将无线通信系统中,幅度明显大于噪声背景的多径分量取 出,对其进行延时和相位校正,使之在某一时刻对齐,并按一定的规则 进行合并,变矢量合并为代数求和,有效地利用多径分量,提高多径分 集的效果。
(2) RAKE接收应用原因 在移动通信中信号传播的多径效应。在接收信号时有时延功率谱的扩散。 其中最典型的有两类: 连续型时延功率谱:它一般出现在繁华市区由密集建筑物反射而形成。 离散型时延功率谱:一般非繁华、非密集型建筑群区,时延功率谱是离 散型的。 如何把扩散时延功率给充分利用起来。
理论和实践都表明,在空间、频率、极化、场分量、角度及时间等方 面分离的无线信号,都呈现互相独立的衰落特性。
3、分集接收的分类:
三、分集接收基本原理
1、宏分集
目的:减小慢衰落的影响;
应用:蜂窝通信系统,也称为”多基站”分集。
方法:把多个基站设置在不同的地理位置上(如蜂窝小区的对角上)和 不同方向上,同时和小区的一个移动台进行通信(可选择其中信号最好 的一个基站通信)。只要在各个方向上的信号传播不是同时受到阴影效 应或地形的影响而出现严重的慢衰落(基站天线架设可以防止这种情发 生),这种方法就能保持通信不会中断。
1)在相同分集重数(即M相同)情况下: 最大比值合并方式:改善信噪比最多, 等增益合并方式:次之; 选择式合并方式:较差。
2)在分集重数M较小时: 等增益合并的信噪比改善接近最大比值合并。信噪比改善较好。 选择式合并所得到的信噪比改善量最少,其原因在于合并器输出只利用 了最强一路信号,而其它各支路都没有被利用。
快衰落:由于移动台是在不停的运动之中,所以,尽管各个反射波都 是从一个天线源辐射出来的,但由于传播路径不同,反射体的性质不同, 使得到达接收点各反射波的幅度和相位都是随机变化的。
最新天线分集技术PPT课件
微分集的种类
➢空间分集 ➢时间分集 ➢频率分集 ➢极化 分集 ➢场分量分集 ➢角度分集
移动信道的电波传播与天线
2、空间分集
❖空间分集的依据在于快衰落的空间独立性。
❖空间分集的接收机至少需要两副相隔距离为 d的天线,间隔距离d与工作波长、地物及天 线高度有关,在移动信道中, 通常取:
市区 d=0.5λ 郊区 d=0.8λ
移动信道的电波传播与天线
常用短波天线
➢鞭天线(顶端加载) ➢双匝环天线 ➢三匝环天线 ➢斜天线 ➢双极天线,笼形天线 ➢菱形天线 ➢行波天线
移动信道的电波传播与天线
基站常用天线
➢基地固定式通信设备天线,主要 有全向天线和定向天线两种;
➢受通信范围要求,基地固定式天 线一般采取高架。
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
天线的工作原理
➢天线的基本功能是辐射和接收 无线电波。
➢发射时,把高频电流转换为电 磁波;接收时,把电滋波转换 为高频电流。
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
6、天线极化方式
➢分为线极化天线、圆极化天线 和椭圆极化天线;
➢基站多采用线极化方式,又分 为垂直极化和水平极化方式;
移动信道的电波传播与天线
天线的种类
➢按工作频段分:短波、超短 波、微波
➢按用途分:基地台、移动台 ➢按方向性分:全向、定向 ➢按结构分:线状、面状、天
线阵列
移动信道的电波传播与天线
分集接收的概念
分集接收是指接收端对它 收到的经过多个相互独立路径 传输的信号进行特定的处理来 减小衰落的深度与持续时间的
➢空间分集 ➢时间分集 ➢频率分集 ➢极化 分集 ➢场分量分集 ➢角度分集
移动信道的电波传播与天线
2、空间分集
❖空间分集的依据在于快衰落的空间独立性。
❖空间分集的接收机至少需要两副相隔距离为 d的天线,间隔距离d与工作波长、地物及天 线高度有关,在移动信道中, 通常取:
市区 d=0.5λ 郊区 d=0.8λ
移动信道的电波传播与天线
常用短波天线
➢鞭天线(顶端加载) ➢双匝环天线 ➢三匝环天线 ➢斜天线 ➢双极天线,笼形天线 ➢菱形天线 ➢行波天线
移动信道的电波传播与天线
基站常用天线
➢基地固定式通信设备天线,主要 有全向天线和定向天线两种;
➢受通信范围要求,基地固定式天 线一般采取高架。
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
天线的工作原理
➢天线的基本功能是辐射和接收 无线电波。
➢发射时,把高频电流转换为电 磁波;接收时,把电滋波转换 为高频电流。
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
移动信道的电波传播与天线
6、天线极化方式
➢分为线极化天线、圆极化天线 和椭圆极化天线;
➢基站多采用线极化方式,又分 为垂直极化和水平极化方式;
移动信道的电波传播与天线
天线的种类
➢按工作频段分:短波、超短 波、微波
➢按用途分:基地台、移动台 ➢按方向性分:全向、定向 ➢按结构分:线状、面状、天
线阵列
移动信道的电波传播与天线
分集接收的概念
分集接收是指接收端对它 收到的经过多个相互独立路径 传输的信号进行特定的处理来 减小衰落的深度与持续时间的
分集接收基本原理课件
分集接收基本原理
3.隐分集与RAKE接收
❖ 如何能设法将被扩散的时延功率充分利用起来,这是工 程设计者要重点研究的问题
分集接收基本原理
3.隐分集与RAKE接收
Rake接收用信号的矢量的直观表示
Rake接收将被分离的各条路径信号相位校准、幅度 加权,并将矢量和变成代数和,从而加以充分利用。
分集接收基本原理
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——微分集
天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度)方向。 当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极 化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为 水平极化波。
垂直极化 Vertical
水平极化Horizontal
2.分集接收基本原理——合并
最大比值合并
aK
rK NK
rR
M
aKrK
K1
M
rK2
K1NK
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——合并
等增益合并 把各支路信号进行同相后再叠加,加权时各路信号的权 重相等。这样,其性能只比最大比值合并方式差一些,但 比选择合并方式性能要好得多。
分集接收基本原理
➢ 基本思想:不同时间发送相同信息, 时间间隔必须大于信道相干时间
➢ 对信息进行编码并将编码后的码元分 散到不同的时间段,时间间隔大于相 干时间,从而使得码字的不同部分经 历相互独立的衰落。
➢ 通过编码和交织可以实现时间分集。
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——微分集
时间分集——重复编码
1 234 123 41 2341 23 4 时间间隔远远大于相干时间
3.隐分集与RAKE接收
❖ 如何能设法将被扩散的时延功率充分利用起来,这是工 程设计者要重点研究的问题
分集接收基本原理
3.隐分集与RAKE接收
Rake接收用信号的矢量的直观表示
Rake接收将被分离的各条路径信号相位校准、幅度 加权,并将矢量和变成代数和,从而加以充分利用。
分集接收基本原理
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——微分集
天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度)方向。 当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极 化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为 水平极化波。
垂直极化 Vertical
水平极化Horizontal
2.分集接收基本原理——合并
最大比值合并
aK
rK NK
rR
M
aKrK
K1
M
rK2
K1NK
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——合并
等增益合并 把各支路信号进行同相后再叠加,加权时各路信号的权 重相等。这样,其性能只比最大比值合并方式差一些,但 比选择合并方式性能要好得多。
分集接收基本原理
➢ 基本思想:不同时间发送相同信息, 时间间隔必须大于信道相干时间
➢ 对信息进行编码并将编码后的码元分 散到不同的时间段,时间间隔大于相 干时间,从而使得码字的不同部分经 历相互独立的衰落。
➢ 通过编码和交织可以实现时间分集。
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——微分集
时间分集——重复编码
1 234 123 41 2341 23 4 时间间隔远远大于相干时间
【优】覆盖增强策略 分集收发最全PPT资料
其本质就是采用两种或两种以上的不同方法接收同一信号以克服衰落,其作用是在不增加发射机功率或信道带宽的情况下充分利用传输中的多径信号能量,以提高系统的接收性能
。
敏度,减少25%-30%的站点数量。
通信技术专业教学资源库 广东交通职业技术学院
谢谢
主讲: 崔春雷
。 0dB
,可低以改对善上解行灵调敏度所,需减少25E%b-30/%N的o站点的数量要。 求,在有功控条
在下行中,通过提供TSTD(时分发射分集)、STTD(空时发射分集)等多种分集方式,使UE的RAKE接收径的数目和质量得到提高,从而增加覆盖范围,提高系统容量,减少基站数
件下增益为 2.5~3.0dB ,可以改善上行灵 目。
。 STTD(空时发射分集)等多种分集方式,使
0dB ,可以改善上行灵敏度,减少25%-30%的站点数量。
UE的RAKE接收径的数目和质量得到提高,从 《移动网络规划和优化分析》课程
在下行中,通过提供TSTD(时分发射分集)、STTD(空时发射分集)等多种分集方式,使UE的RAKE接收径的数目和质量得到提高,从而增加覆盖范围,提高系统容量,减少基站数
目。
而增加覆盖范围,提高系统容量,减少基站 《移动网络规划和优化分析》课程
在下行中,通过提供TSTD(时分发射分集)、STTD(空时发射分集)等多种分集方式,使UE的RAKE接收径的数目和质量得到提高,从而增加覆盖范围,提高系统容量,减少基站数
目。
数目。 0dB ,可以改善上行灵敏度,减少25%-30%的站点数量。
目。 0dB ,可以改善上行灵敏度,减少25%-30%的站点数量。
同一信号以克服衰落,其作用是在不增加发射机功 其本质就是采用两种或两种以上的不同方法接收同一信号以克服衰落,其作用是在不增加发射机功率或信道带宽的情况下充分利用传输中的多径信号能量,以提高系统的接收性能
。
敏度,减少25%-30%的站点数量。
通信技术专业教学资源库 广东交通职业技术学院
谢谢
主讲: 崔春雷
。 0dB
,可低以改对善上解行灵调敏度所,需减少25E%b-30/%N的o站点的数量要。 求,在有功控条
在下行中,通过提供TSTD(时分发射分集)、STTD(空时发射分集)等多种分集方式,使UE的RAKE接收径的数目和质量得到提高,从而增加覆盖范围,提高系统容量,减少基站数
件下增益为 2.5~3.0dB ,可以改善上行灵 目。
。 STTD(空时发射分集)等多种分集方式,使
0dB ,可以改善上行灵敏度,减少25%-30%的站点数量。
UE的RAKE接收径的数目和质量得到提高,从 《移动网络规划和优化分析》课程
在下行中,通过提供TSTD(时分发射分集)、STTD(空时发射分集)等多种分集方式,使UE的RAKE接收径的数目和质量得到提高,从而增加覆盖范围,提高系统容量,减少基站数
目。
而增加覆盖范围,提高系统容量,减少基站 《移动网络规划和优化分析》课程
在下行中,通过提供TSTD(时分发射分集)、STTD(空时发射分集)等多种分集方式,使UE的RAKE接收径的数目和质量得到提高,从而增加覆盖范围,提高系统容量,减少基站数
目。
数目。 0dB ,可以改善上行灵敏度,减少25%-30%的站点数量。
目。 0dB ,可以改善上行灵敏度,减少25%-30%的站点数量。
同一信号以克服衰落,其作用是在不增加发射机功 其本质就是采用两种或两种以上的不同方法接收同一信号以克服衰落,其作用是在不增加发射机功率或信道带宽的情况下充分利用传输中的多径信号能量,以提高系统的接收性能
4.2-分集接收原理
k1
(4 - 19)
利用上述关系式, 代入式(4 - 18)得
M
M
( ak2Nk )( k ) M
R k 1 M
k 1
k
ak2Nk
k 1
k 1
(4 - 20)
由上式可知, 最大比值合并器输出可能得到的最大信 噪比为各支路信噪比之和, 即
M
R max k
选择式合并又称开关式相加。 这种方式方法简单, 实现容易。 但由于未被选择的支路信号弃之不用, 因此 抗衰落不如后述两种方式。
(2) 最大比值合并。 最大比值合并是一种最佳合 并方式, 其方框图如图 4 - 3 所示。 为了书写简便, 每一支路信号包络rk(t)用rk表示。 每一支路的加权系数 ak与信号包络rk成正比而与噪声功率Nk成反比, 即
选择不同的加权系数, 就可构成不同的合并方式。
(1) 选择式合并。 选择式合并是指检测所有分集支 路的信号, 以选择其中信噪比最高的那一个支路的信 号作为合并器的输出。 由上式可见, 在选择式合并器 中, 加权系数只有一项为1, 其余均为0。
接收机1 接收机2
图 4 - 2 二重分集选择式合并
图 4 - 2 为二重分集选择式合并的示意图。 两个支 路的中频信号分别经过解调, 然后作信噪比比较, 选择 其中有较高信噪比的支路接到接收机的共用部分。
ak
rk Nk
(4 - 5)
由此可得最大比值合并器输出的信号包络为
rk
M
ak rk
k 1
M k 1
rk2 Nk
式中, 下标R表征最大比值合并方式。
(4 - 6)
a1
接收机1
《分集接收部分》课件
计算机
用于数据采集和处 理。
实验场地
一个室内环境,用 于模拟无线通信环 境。
发射器
用于发送模拟信号 。
测量仪器
用于测量信号质量 。
实验过程与结果
实验步骤 1. 设置实验场地和设备。
2. 调整发射器,使其发出不同强度的信号。
实验过程与结果
3. 使用分集接收器接 收信号。
5. 使用测量仪器评估 信号质量。
空间分集技术可以有效地提高信号的抗干扰能力和信噪比,从而提高通信系统的性 能。
常见的空间分集技术包括:天线分集、极化分集等。
时间分集技术
时间分集技术是通过将信号分散 在不同的时间间隔内进行传输, 利用信号的独立性实现分集接收
。
时间分集技术可以有效地抵抗多 径衰落和干扰,提高信号的可靠
性。
常见的时间分集技术包括:时间 交织、频率跳变等。
频率分集技术
频率分集技术是通过将信号分散在不 同的频率上进行传输,利用信号的独 立性实现分集接收。
常见的频率分集技术包括:频带展宽 、跳频等。
频率分集技术可以有效地抵抗频率选 择性衰落和干扰,提高信号的可靠性 。
极化分集技术
极化分集技术是通过利用不同极 化方向的电磁波进行传输,实现
信号的分集接收。
资源消耗
分集接收需要更多的资源来处 理多个信号路径,包括计算资 源和存储资源。
移动性支持
在移动通信环境中,分集接收 需要快速适应信号环境的变化 ,这对系统的实时性和灵活性
提出了挑战。
分集接收的未来发展
智能化处理
利用人工智能和机器学习技术,实现 分集接收的智能化处理,提高信号接 收的效率和准确性。
高效算法研究
高速移动环境
第9讲分集接收技术
设rk的起伏服从瑞利分布, 即 k 1 可得
P ( ) P ( r N M S t k k2 k t)
M
p r k( k)
r k
2 k
e
2 2 r 2 k /( k)
P r 2 N p k d r 1 e k k k t k k 0
16
分集合并技术
分类:选择不同的加权系数, 可构成不同的合并方式。
选择合并(Selective Combining):选择具有最大SNR 的分枝; 等增益合并(Equal-Gain Combining):所有分枝等权重相干合并;
最大比合并(maximal Ratio Combining):所有分枝依其SNR 进行加权相干合并。
2019/4/4
Guilin University of Electronics Technology
3
分集技术的目的
目标: 对抗多径信道造成的衰落和延时串扰
问题:
如何有效地分集多径衰落信道分散的信号,既将可获得的含有同一信息内容但是统 计上独立的不同样值,加以有效且可靠的利用。(被动) 如何主动利用信号设计技术更有效地分集多径衰落信道分散的信号。(主动)
基 站 ( 收 端 )
2019/4/4
Guilin University of Electronics Technology
22
最大比值合并(MRC)
最大比值合并是一种最佳合并方式。
每一支路的加权系数ak与信号包络rk(t)成正比而与噪声 功率Nk成反比, 即
rk t ak 最大比值合并器输出的信号包络为 Nk
现代通信技术—蜂窝移动通信系统(电波传播与分集接收)
多径效应与瑞利衰落
假设基站发射的信号为
S0 a0 exp[ j(0t 0)]
式中,ω0为载波角频率,φ0为载波初相。经反射(或散射)
到达接收天线的第i个信号为Si(t),其振幅为αi, 相移为φi。
假设Si(t)与移动台运动方向之间的夹角为θi, 其多普勒频
移值为
fi
cos
i
c c
cos2 cos2
1/ 2 1/ 2
(*)
Rv
c sin c sin
c c
cos2 cos2
1/ 2 1/ 2
(**)
式中,εc是反射媒质的等效复介电常数,它与反射媒质
的相对介电常数εr、电导率δ和工作波长λ有关,即
c r j60
接收天线
重庆邮电学院 通信与信息工程学院 张祖凡
直射波
• 直射波传播可按自由空间传播来考虑。所谓自由空 间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播, 它是理想传播条件。电波在自由空间传播时,其能 量既不会被障碍物所吸收,也不会产生反射或散射。 实际情况下,只要地面上空的大气层是各向同性的 均匀媒质,其相对介电常数ε和相对导磁率μ都等于1, 传播路径上没有障碍物阻挡,到达接收天线的地面 反射信号场强也可以忽略不计,在这样情况下,电 波可视作在自由空间传播。
2
d
2 d
d 2hthr d
由路径差Δd引起的附加相移Δφ为
2 d 式中,2π/λ称为传播相移常数。
d
这时接收场强E可表示为
E E0(1 Re j ) E0(1 R )e j( )
重庆邮电学院 通信与信息工程学院 张祖凡
无线通信与移动通信技术PPT3.6
▪ (2) 在M较小时,等增益合并接近最大比值合并 ▪ (3) 选择式合并最差(只利用了最强一路信号) 。
▪ 从平均误码率来看,最大比值合并也最佳。 ▪ 等增益合并的各种性能与最大比值合并低得不
多,但从电路实现上简单。 ▪ 等增益合并是一种较实用的方式;当分集重数
不多时,选择式合并仍然可取。
3.6 分集接收技术
▪ 3.6.2 分集的方式
接收机 1
▪ 选择式合并
接收机 2
▪ 最大比值合并
a1
接收机 1
a2
1
▪ 等增益合并
▪ 思考:类比
接收机 1 接收机 1
M
∑
∑
k=1
rk
▪ 多位裁判打分,如何计算总分?
3.6 分集接收技术
▪ 3.6.2 分集的方式
▪ (1) 相同分集重数(即M相同)情况下,最大比值 合并最优,等增益合并方式次之
3.6 分集接收技术
▪ 3.6.2 分集的分类
▪ 宏分集(基站分集,慢衰落) ▪ 微分集(快衰落)
▪ 空间分集:用2个以上的天线接收同一个信号 ▪ 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 ▪ 场分量分集:电磁波E场和H场不相关 ▪ 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 相干时间
▪ 从平均误码率来看,最大比值合并也最佳。 ▪ 等增益合并的各种性能与最大比值合并低得不
多,但从电路实现上简单。 ▪ 等增益合并是一种较实用的方式;当分集重数
不多时,选择式合并仍然可取。
3.6 分集接收技术
▪ 3.6.2 分集的方式
接收机 1
▪ 选择式合并
接收机 2
▪ 最大比值合并
a1
接收机 1
a2
1
▪ 等增益合并
▪ 思考:类比
接收机 1 接收机 1
M
∑
∑
k=1
rk
▪ 多位裁判打分,如何计算总分?
3.6 分集接收技术
▪ 3.6.2 分集的方式
▪ (1) 相同分集重数(即M相同)情况下,最大比值 合并最优,等增益合并方式次之
3.6 分集接收技术
▪ 3.6.2 分集的分类
▪ 宏分集(基站分集,慢衰落) ▪ 微分集(快衰落)
▪ 空间分集:用2个以上的天线接收同一个信号 ▪ 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 ▪ 场分量分集:电磁波E场和H场不相关 ▪ 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 相干时间
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1. 空间分集
空间分集是接收端在不同的位置上接收同一个信号,只 要各位置间的距离大到一定程度,则所收到信号的衰落是相 互独立的。因此,空间分集的接收机至少需要两副间隔一定 距离的天线,其基本结构如图 1所示。图中,发送端用一副 天线发射,接收端用N副天线接收。
发送端
…
分 集 接 收 输出 接收端
图1 空间分集示意图
式中, r 为合并前每条支路的平均信噪比。
3.
最大比值合并方法最早是由Kahn提出的,其原理可参见
图 3 。最大比值合并原理是各条支路加权系数与该支路信噪比
成正比。信噪比越大,加权系数越大,对合并后信号贡献也越
大。若每条支路的平均噪声功率是相等的, 可以证明, 当各
支路加权系数为
ak
AK 2
时,分集合并后的平均输出信噪比最大。式中,Ak为第k 条支路信号幅度,σ2为每条支路噪声平均功率。
以上介绍的是几种显分集方式,在CDMA Rake接收机形式的隐分集方式。另外,在实际应用中还可以将 多种分集结合使用。例如在CDMA移动通信系统中,通常将空 间分集与Rake接收相结合,改善传输条件,提高系统性能。
合并方式
在接收端采用分集方式可以得到N个衰落特性相互独立的 信号, 所谓合并就是根据某种方式把得到的各个独立衰落信号 相加后合并输出,从而获得分集增益。合并可以在中频进行, 也可以在基带进行,通常是采用加权相加方式合并。假设N个 独立衰落信号分别为r1(t), r2(t), …, rN(t),则合并器输出为
选择式合并的平均输出信噪比为
N 1
rM r0 k 1 k
合并增益为
GM
rm r0
N1 k1 k
发送端
… …
k1
选k2择 Fra bibliotek出逻辑
kN
接收端
图 2 选择式合并原理图
式中, r M 为合并器平均输出信噪比,r 0 为支路信号最
大平均信噪比。可见,对选择式分集,每增加一条分集路径, 对合并增益的贡献仅为总分集支路数的倒数倍。
1 f Bc=
m
式中,Δf为载波频率间隔,Bc为相关带宽,Δτm为最大多 径时延差。
在移动通信中,当工作频率在900MHz频段,典型的最大
多径时延差为5 μs, 此时有
11
f Bc=m5106200kHZ
3. 时间分集
时间分集是将同一信号在不同的时间区间多次重发, 只 要各次发送的时间间隔足够大,则各次发送信号所出现的衰 落将是相互独立的。时间分集主要用于在衰落信道中传输数 字信号。
在移动通信中,多普勒频移的扩散区间与移动台的运动 速度及工作频率有关。因此,为了保证重复发送的数字信号 具有独立的衰落特性,重复发送的时间间隔应满足
t 1 1
2fm 2(v/)
式中,fm为衰落频率,v为移动台运动速度,λ为工作波长。 若移动台是静止的,则移动速度v=0,此时要求重复发送的 时间间隔Δt为无穷大。这表明时间分集对于静止状态的移动台 是无效果的。
所谓分集接收, 是指接收端按照某种方式使它收到的携 带同一信息的多个信号衰落特性相互独立,并对多个信号进 行特定的处理,以降低合成信号电平起伏,减小各种衰落对 接收信号的影响。从广义信道的角度来看,分集接收可看作 是随参信道中的一个组成部分,通过分集接收使包括分集接 收在内的随参信道衰落特性得到改善。
2. 等增益合并
等增益合并原理如图 3 所示。当加权系数k1=k2=…=kN时, 即为等增益合并。假设每条支路的平均噪声功率是相等的,
合并增益为
rMr[1(N1)4]
GMrrM
1(N1)
4
发送端
… …
可变增益加权k1 可变增益加权k2
可变增益加权kN
相 输出
加 接收端
图 3 等增益合并、 最大比值合并原理
为了使接收到的多个信号满足相互独立的条件, 接收
d≥3λ 式中,d为接收端各接收天线之间的间距,λ为工作频率 的波长。通常,分集天线数(分集重数)越多,性能改善越好。 但当分集重数多到一定数时,分集重数继续增多,性能改善 量将逐步减小。因此,分集重数在 2~4 重比较合适。
2. 频率分集
频率分集是将待发送的信息分别调制到不同的载波频率 上发送,只要载波频率之间的间隔大到一定程度,则接收端 所接收到信号的衰落是相互独立的。在实际中,当载波频率 间隔大于相关带宽时,则可认为接收到信号的衰落是相互独 立的。因此,载波频率的间隔应满足
N
r(t)a 1 r1(t)a 2r2(t) a N rN (t) a iri(t) i 1
式中,ai为第i个信号的加权系数。
选择不同的加权系数,就可构成不同的合并方式。常用的 三种合并方式是:选择式合并、等增益合并和最大比值合并。 表征合并性能的参数有平均输出信噪比、合并增益等。
1.
选择式合并是所有合并方式中最简单的一种, 其原理 是检测所有接收机输出信号的信噪比,选择其中信噪比最大 的那一路信号作为合并器的输出, 其原理图如图 2所示。
分集接收技术
陆地移动信道、短波电离层反射信道等随参信道引起的 多径时散、多径衰落、频率选择性衰落、频率弥散等,会严 重影响接收信号质量,使通信系统性能大大降低。为了提高 随参信道中信号传输质量,必须采用抗衰落的有效措施。常 采用的技术措施有抗衰落性能好的调制解调技术、扩频技术、 功率控制技术、与交织结合的差错控制技术、分集接收技术 等。其中分集接收技术是一种有效的抗衰落技术,已在短波 通信、移动通信系统中得到广泛应用。
分集接收包含有两重含义:一是分散接收,使接收端能 得到多个携带同一信息的、统计独立的衰落信号;二是集中 处理,即接收端把收到的多个统计独立的衰落信号进行适当 的合并,从而降低衰落的影响,改善系统性能。
为了在接收端得到多个互相独立或基本独立的接收信号, 一般可利用不同路径、不同频率、不同角度、不同极化、不 同时间等接收手段来获取。因此,分集方式也有空间分集、 频率分集、角度分集、极化分集、时间分集等多种方式。
最大比值合并后的平均输出信噪比为
rM Nr
合并增益为
GM
rM r
N
可见, 合并增益与分集支路数N成正比。
三种分集合并的性能如图 4所示。 可以看出, 在这三种 合并方式中,最大比值合并的性能最好,选择式合并的性能最 差。比较式可以看出,当N较大时, 等增益合并的合并增益接 近于最大比值合并的合并增益。
空间分集是接收端在不同的位置上接收同一个信号,只 要各位置间的距离大到一定程度,则所收到信号的衰落是相 互独立的。因此,空间分集的接收机至少需要两副间隔一定 距离的天线,其基本结构如图 1所示。图中,发送端用一副 天线发射,接收端用N副天线接收。
发送端
…
分 集 接 收 输出 接收端
图1 空间分集示意图
式中, r 为合并前每条支路的平均信噪比。
3.
最大比值合并方法最早是由Kahn提出的,其原理可参见
图 3 。最大比值合并原理是各条支路加权系数与该支路信噪比
成正比。信噪比越大,加权系数越大,对合并后信号贡献也越
大。若每条支路的平均噪声功率是相等的, 可以证明, 当各
支路加权系数为
ak
AK 2
时,分集合并后的平均输出信噪比最大。式中,Ak为第k 条支路信号幅度,σ2为每条支路噪声平均功率。
以上介绍的是几种显分集方式,在CDMA Rake接收机形式的隐分集方式。另外,在实际应用中还可以将 多种分集结合使用。例如在CDMA移动通信系统中,通常将空 间分集与Rake接收相结合,改善传输条件,提高系统性能。
合并方式
在接收端采用分集方式可以得到N个衰落特性相互独立的 信号, 所谓合并就是根据某种方式把得到的各个独立衰落信号 相加后合并输出,从而获得分集增益。合并可以在中频进行, 也可以在基带进行,通常是采用加权相加方式合并。假设N个 独立衰落信号分别为r1(t), r2(t), …, rN(t),则合并器输出为
选择式合并的平均输出信噪比为
N 1
rM r0 k 1 k
合并增益为
GM
rm r0
N1 k1 k
发送端
… …
k1
选k2择 Fra bibliotek出逻辑
kN
接收端
图 2 选择式合并原理图
式中, r M 为合并器平均输出信噪比,r 0 为支路信号最
大平均信噪比。可见,对选择式分集,每增加一条分集路径, 对合并增益的贡献仅为总分集支路数的倒数倍。
1 f Bc=
m
式中,Δf为载波频率间隔,Bc为相关带宽,Δτm为最大多 径时延差。
在移动通信中,当工作频率在900MHz频段,典型的最大
多径时延差为5 μs, 此时有
11
f Bc=m5106200kHZ
3. 时间分集
时间分集是将同一信号在不同的时间区间多次重发, 只 要各次发送的时间间隔足够大,则各次发送信号所出现的衰 落将是相互独立的。时间分集主要用于在衰落信道中传输数 字信号。
在移动通信中,多普勒频移的扩散区间与移动台的运动 速度及工作频率有关。因此,为了保证重复发送的数字信号 具有独立的衰落特性,重复发送的时间间隔应满足
t 1 1
2fm 2(v/)
式中,fm为衰落频率,v为移动台运动速度,λ为工作波长。 若移动台是静止的,则移动速度v=0,此时要求重复发送的 时间间隔Δt为无穷大。这表明时间分集对于静止状态的移动台 是无效果的。
所谓分集接收, 是指接收端按照某种方式使它收到的携 带同一信息的多个信号衰落特性相互独立,并对多个信号进 行特定的处理,以降低合成信号电平起伏,减小各种衰落对 接收信号的影响。从广义信道的角度来看,分集接收可看作 是随参信道中的一个组成部分,通过分集接收使包括分集接 收在内的随参信道衰落特性得到改善。
2. 等增益合并
等增益合并原理如图 3 所示。当加权系数k1=k2=…=kN时, 即为等增益合并。假设每条支路的平均噪声功率是相等的,
合并增益为
rMr[1(N1)4]
GMrrM
1(N1)
4
发送端
… …
可变增益加权k1 可变增益加权k2
可变增益加权kN
相 输出
加 接收端
图 3 等增益合并、 最大比值合并原理
为了使接收到的多个信号满足相互独立的条件, 接收
d≥3λ 式中,d为接收端各接收天线之间的间距,λ为工作频率 的波长。通常,分集天线数(分集重数)越多,性能改善越好。 但当分集重数多到一定数时,分集重数继续增多,性能改善 量将逐步减小。因此,分集重数在 2~4 重比较合适。
2. 频率分集
频率分集是将待发送的信息分别调制到不同的载波频率 上发送,只要载波频率之间的间隔大到一定程度,则接收端 所接收到信号的衰落是相互独立的。在实际中,当载波频率 间隔大于相关带宽时,则可认为接收到信号的衰落是相互独 立的。因此,载波频率的间隔应满足
N
r(t)a 1 r1(t)a 2r2(t) a N rN (t) a iri(t) i 1
式中,ai为第i个信号的加权系数。
选择不同的加权系数,就可构成不同的合并方式。常用的 三种合并方式是:选择式合并、等增益合并和最大比值合并。 表征合并性能的参数有平均输出信噪比、合并增益等。
1.
选择式合并是所有合并方式中最简单的一种, 其原理 是检测所有接收机输出信号的信噪比,选择其中信噪比最大 的那一路信号作为合并器的输出, 其原理图如图 2所示。
分集接收技术
陆地移动信道、短波电离层反射信道等随参信道引起的 多径时散、多径衰落、频率选择性衰落、频率弥散等,会严 重影响接收信号质量,使通信系统性能大大降低。为了提高 随参信道中信号传输质量,必须采用抗衰落的有效措施。常 采用的技术措施有抗衰落性能好的调制解调技术、扩频技术、 功率控制技术、与交织结合的差错控制技术、分集接收技术 等。其中分集接收技术是一种有效的抗衰落技术,已在短波 通信、移动通信系统中得到广泛应用。
分集接收包含有两重含义:一是分散接收,使接收端能 得到多个携带同一信息的、统计独立的衰落信号;二是集中 处理,即接收端把收到的多个统计独立的衰落信号进行适当 的合并,从而降低衰落的影响,改善系统性能。
为了在接收端得到多个互相独立或基本独立的接收信号, 一般可利用不同路径、不同频率、不同角度、不同极化、不 同时间等接收手段来获取。因此,分集方式也有空间分集、 频率分集、角度分集、极化分集、时间分集等多种方式。
最大比值合并后的平均输出信噪比为
rM Nr
合并增益为
GM
rM r
N
可见, 合并增益与分集支路数N成正比。
三种分集合并的性能如图 4所示。 可以看出, 在这三种 合并方式中,最大比值合并的性能最好,选择式合并的性能最 差。比较式可以看出,当N较大时, 等增益合并的合并增益接 近于最大比值合并的合并增益。