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第4章 抗衰落技术 4.1 分集接收 4.2 RAKE接收 4.3 纠错编码技术 4.4 均衡技术 思考题与习题 4.1 内 容 概 述 信道编码技术 扩 频 技 术 多天线和空时编码 Mobile Communication Theory 4.1.1 分集接收原理 分集接收是抗衰落的有效措施之一 什么是分集接收 所谓分集接收，是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立(携带同一信息)的信号进行特定的处理，降低信号电平起伏。 4.1 分集接收 4.1.1 分集接收原理 4.1 分集接收 基本思想 把接收到的多个衰落独立的信号加以处理，合理地利用这些信号的能量来改善接收信号的质量。 接收多路、不相关的信号并合并。 作用 充分利用接收信号的能量 减小在平坦性衰落信道上接收信号的衰落深度和衰落的持续时间 图 4 - 1 选择式分集合并示意图 图6-1 给出了一种利用“选择式”合并法进行分集的示意图。 图中，A与B代表两个同一来源的独立衰落信号。 如果在任意时刻，接收机选用其中幅度大的一个信号， 则可得到合成信号如图中C所示。 由于在任一瞬间，两个非相关的衰落信号同时处于深度衰落的概率是极小的，因此合成信号C的衰落程度会明显减小。 这里所说的“非相关”条件是必不可少的，倘若两个衰落信号同步起伏， 那么这种分集方法就不会有任何效果。 4.1 分集接收 技术——两个方面 如何获得独立多路信号 如何合并独立多路信号 本质： 对同一路信号在不同的时间/空间/频率的过采样。 4.1 分 集 接收 分集方式 分集技术可以分为宏观分集和微观分集 宏观分集 ——阴影衰落 微观分集 ——微观衰落 合并技术 ——获得M个相互独立的多径信号分量，然后对它们进行处理以获得信噪比的改善 Mobile Communication Theory 宏 观 分 集 Mobile Communication Theory 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。 基站数视需要而定 Mobile Communication Theory 宏 观 分 集 是一种减小快衰落影响的分集技术， 在各种无线通信系统中都经常使用。 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。 据此， 微分集又可分为下列六种。 微观分集 空间分集。 空间分集的依据在于快衰落的空间独立性，即在任意两个不同的位置上接收同一个信号，只要两个位置的距离大到一定程度（或移动的时间足够长大，大于信道的相干时间） ，则两处所收信号的衰落是不相关的。 空间分集的接收机至少需要两副相隔距离为d 的天线 空间分集。 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 (4 - 1) 郊区 d=0.8λ (4 - 2) 频率分集。 由于频率间隔大于相关带宽的两个信号所遭受的衰落可以认为是不相关的， 因此可以用两个以上不同的频率传输同一信息， 以实现频率分集。 根据相关带宽的定义， 即 式中，Δ为延时扩展。 频率分集。 例如，市区中Δ=3μs,Bc约为53kHz，这样频率分集需要用两部以上的发射机(频率相隔53kHz以上)同时发送同一信号，并用两部以上的独立接收机来接收信号。 它不仅使设备复杂，而且在频谱利用方面也很不经济。 极化分集。 由于两个不同极化的电磁波具有独立的衰落特性，因而发送端和接收端可以用两个位置很近但为不同极化的天线分别发送和接收信号，以获得分集效果。 场分量分集。 由电磁场理论可知，电磁波的E场和H场载有相同的消息，而反射机理是不同的。 例如，一个散射体反射E波和H波的驻波图形相位差90°， 即当E波为最大时，H波为最小。 在移动信道中，多个E波和H波叠加，结果表明EZ、HX和HY的分量是互不相关的，因此，通过接收三个场分量，也可以获得分集的效果。 场分量分集不要求天线间有实体上的间隔，因此适用于较低工作频段(例如低于100 MHz)。 场分量分集。 当工作频率较高时(800～900MHz)，空间分集在结构上容易实现。 场分量分集和空间分集的优点是这两种方式不像极化分集那样要损失3 dB的辐射功率。 角度分集。 角度分集的作法是使电波通过几个不同路径， 并以不同角度到达接收端， 而接收端利用多个方向性尖锐的接收天线能分离出不同方向来的信号分量； 由于这些分量具有互相独