[无线通信系统课件]05级课本第7章.ppt

抗多径技术 分集、交织与均衡 缓解衰落影响的措施 1.总结 2.分集（Diversity） 3.交织（Interleaving) 4.均衡（Equalization） 1.大尺度衰落和小尺度衰落的缓解措施总结： 关于“不可减轻错误”： 所谓“不可减轻错误”指的是由信道所造成的信号失真引起的接收差错，一般不可能通过简单地增加发射功率（相当于提高接收信噪比）来减轻或降低这种错误的发生率。 在无线传输信道中，传输错误不仅仅由噪声引起，而且还与信号失真有关。这些失真一方面由时延色散引起，另一方面是由频率色散引起(多普勒效应)。对于高数据速率，时延色散是信号失真的主要原因；对于低数据速率，多普勒效应是主要原因。 关于不可减轻错误（续） 1. 显然，要避免信号失真引起的不可减轻错误，一方面就是要避免时间色散引起的失真，另一方面要去避免频率色散引起的失真。这就给信号的传输速率（RS＝1/TS）施加了如下限制： 1/Tc RS 1/στ 。 2.在发生任何一种失真的情况下，增大发射信号功率都不会减小BER，因此，这种差错通常称为差错基底(error floor)或不可减轻错误(irreducible errors)。当然，通过其他方法(例如均衡，分集等等)而不是增加功率，这些错误也可以减轻或消除。 2.分集 —— 用于克服衰落引起的电平起伏，提高接收信噪比。 1）相互独立的衰落实现 2）分集概念 3）“分”的方式 4）“集”的方式——合并方式 5）合并增益 1）相互独立的衰落实 现：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。 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。 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。 2）分集的概念：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。 3）“分”的类型与方式： 首先是 “分”的规模问题。从规模上，分集被分为宏分 集和微分集。前者用于克服大尺度衰落（即阴影衰落）的影 响；后者用于克服小尺度衰落的影响。宏分集，也称作多基 站分集，指的是如果发射端（BS1）和接收端（MS）之间存 在严重的障碍物阻挡（如一座山）时，则会发生明显的阴影 衰落，此时只有利用另一座基站（BS2）来保证与移动台之 间的通信（假定BS2与MS之间不存在阻挡）。由于BS1和 BS2之间会有很大的距离，故称之为宏分集。 直放站（Repeator）和同播（Simulcast）是具体的宏分集措 施。 3）“分”的类型与方式（续一）： 以下我们只讨论微分集。微分集是指在同一接收设 备处获得多个分集支路的分集方式。 对于微分集，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”。如：CDMA系统中的Rake接收就是一种隐分 集，就CDMA系统而言，扩频接收机通过相关运算就能 够区分不同的多径支路。 3）“分”的类型与方式（续二） ： 其次，是有哪些“分”的方式？按分集支路的 不同获取方式可以将显分集分为以下类型： 空间分集（天线分集） 极化分集 频率分集 时间分集 角度分集 等 4）“集”的方式——合并方式 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。 选择方式的实现——扫描分集 选择合并要求为每部天线设置一部接收机（包括下变频器和解调器），并且实时测量所有支路的信噪比，由于其复杂性和成本较高，这实际上