分集接收原理

1、分集接收原理分集接收原理學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容分集技術(shù)的分類分集技術(shù)的分類 幾種常用的顯分集技術(shù)幾種常用的顯分集技術(shù)幾種常用的隱分集技術(shù)幾種常用的隱分集技術(shù)分集合并技術(shù)分集合并技術(shù)主講人：陳家盛主講人：陳家盛 分集接收技術(shù)是一項(xiàng)主要的抗衰落技術(shù)，它分集接收技術(shù)是一項(xiàng)主要的抗衰落技術(shù)，它可以大大提高多徑衰落信道下的傳輸可靠性，其可以大大提高多徑衰落信道下的傳輸可靠性，其本質(zhì)就是采用兩種或兩種以上的不同方法接收同本質(zhì)就是采用兩種或兩種以上的不同方法接收同一信號(hào)以克服衰落一信號(hào)以克服衰落，其，其作用是在不增加發(fā)射機(jī)功作用是在不增加發(fā)射機(jī)功率或信道帶寬的情況下充分利用傳輸中的多徑信率或信道帶寬的情況下充分利

2、用傳輸中的多徑信號(hào)能量，以提高系統(tǒng)的接收性能。號(hào)能量，以提高系統(tǒng)的接收性能。為說(shuō)明問(wèn)題，下圖給出了一種利用為說(shuō)明問(wèn)題，下圖給出了一種利用“選擇式選擇式”合并法合并法進(jìn)行分集的示意圖。圖中，進(jìn)行分集的示意圖。圖中，A A與與B B代表兩個(gè)同一來(lái)源的代表兩個(gè)同一來(lái)源的獨(dú)立衰落信號(hào)。如果在任意時(shí)刻，接收機(jī)選用其中幅獨(dú)立衰落信號(hào)。如果在任意時(shí)刻，接收機(jī)選用其中幅度大的一個(gè)信號(hào)，度大的一個(gè)信號(hào)， 則可得到合成信號(hào)如圖中則可得到合成信號(hào)如圖中C C所示。所示。由于在任一瞬間，兩個(gè)非相關(guān)的衰落信號(hào)同時(shí)處于深由于在任一瞬間，兩個(gè)非相關(guān)的衰落信號(hào)同時(shí)處于深度衰落的概率是極小的，因此合成信號(hào)度衰落的概率是極小的，

3、因此合成信號(hào)C C的衰落程度的衰落程度會(huì)明顯減小。不過(guò)，這里所說(shuō)的會(huì)明顯減小。不過(guò)，這里所說(shuō)的“非相關(guān)非相關(guān)”條件是必條件是必不可少的，倘若兩個(gè)衰落信號(hào)同步起伏，不可少的，倘若兩個(gè)衰落信號(hào)同步起伏， 那么這種那么這種分集方法就不會(huì)有任何效果。分集方法就不會(huì)有任何效果。 選擇式分集合并示意圖選擇式分集合并示意圖 基本思路是：基本思路是： 將接收到的多徑信號(hào)分離成不相關(guān)的（獨(dú)立的）多路信號(hào)，將接收到的多徑信號(hào)分離成不相關(guān)的（獨(dú)立的）多路信號(hào)，即選取了一個(gè)信號(hào)的兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的采樣，這些樣本的衰落是即選取了一個(gè)信號(hào)的兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的采樣，這些樣本的衰落是互不相關(guān)的，這意味著所有樣本同時(shí)低于一個(gè)給定電

4、平的概率比互不相關(guān)的，這意味著所有樣本同時(shí)低于一個(gè)給定電平的概率比任何一個(gè)樣本低于該值的概率要小得多；然后將這些信號(hào)的能量任何一個(gè)樣本低于該值的概率要小得多；然后將這些信號(hào)的能量按一定規(guī)則合并起來(lái)，使接收的有用信號(hào)能量最大。對(duì)數(shù)字系統(tǒng)按一定規(guī)則合并起來(lái)，使接收的有用信號(hào)能量最大。對(duì)數(shù)字系統(tǒng)而言，使接收端的誤碼率最小，對(duì)模擬系統(tǒng)而言，提高接收端的而言，使接收端的誤碼率最小，對(duì)模擬系統(tǒng)而言，提高接收端的信噪比。信噪比。 分集有兩重含義：分集有兩重含義： 一是分散傳輸，一是分散傳輸， 使接收端能獲得多個(gè)統(tǒng)使接收端能獲得多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的、攜帶同一信息的衰落信號(hào)；計(jì)獨(dú)立的、攜帶同一信息的衰落信號(hào)； 二是集

5、中處理，二是集中處理， 即接收即接收機(jī)把收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn)行合并機(jī)把收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn)行合并( (包括選擇與組合包括選擇與組合) )以降低衰落的影響。以降低衰落的影響。 2.1.1 2.1.1 分集技術(shù)的分類分集技術(shù)的分類 從信號(hào)傳輸?shù)姆绞絹?lái)看，分集技術(shù)分為從信號(hào)傳輸?shù)姆绞絹?lái)看，分集技術(shù)分為顯分顯分集集和和隱分集隱分集兩大類。其中兩大類。其中顯分集指利用多副天線顯分集指利用多副天線接收信號(hào)的分集接收信號(hào)的分集，構(gòu)成明顯的分集信號(hào)的傳輸方，構(gòu)成明顯的分集信號(hào)的傳輸方式式 ；隱分集只需一副天線來(lái)接收信號(hào)的分集隱分集只需一副天線來(lái)接收信號(hào)的分集，分，分集隱含在傳輸信號(hào)之中，在

6、接收端利用信號(hào)處理集隱含在傳輸信號(hào)之中，在接收端利用信號(hào)處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)分集接收技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)分集接收 。分集技術(shù) 空間分集空間分集頻率分集頻率分集顯分集顯分集隱分集隱分集時(shí)間分集時(shí)間分集極化分集極化分集路徑分集路徑分集場(chǎng)分量分集場(chǎng)分量分集角度分集角度分集 宏分集宏分集 微分集微分集交織編碼技術(shù)交織編碼技術(shù)跳頻技術(shù)跳頻技術(shù)直接序列擴(kuò)頻技術(shù)直接序列擴(kuò)頻技術(shù)分類圖如下所示：分類圖如下所示：2.1.2 2.1.2 幾種常用的顯分集技術(shù)幾種常用的顯分集技術(shù) 在顯分集技術(shù)中又分為宏分集與微分集兩種在顯分集技術(shù)中又分為宏分集與微分集兩種形式。形式。 宏分集（也稱為宏分集（也稱為“多基站多基站”分集）分集）以減少

7、由以減少由于陰影效應(yīng)而引起的大范圍慢衰落為目的于陰影效應(yīng)而引起的大范圍慢衰落為目的，它的，它的作法是把多個(gè)基站設(shè)置在不同的地理位置和不同作法是把多個(gè)基站設(shè)置在不同的地理位置和不同方向上，同時(shí)和小區(qū)內(nèi)的一個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信（方向上，同時(shí)和小區(qū)內(nèi)的一個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信（可以選用其中信號(hào)最好的一個(gè)基站進(jìn)行通信）可以選用其中信號(hào)最好的一個(gè)基站進(jìn)行通信）。顯然，只要在各個(gè)方向上的信號(hào)傳播不是同時(shí)受顯然，只要在各個(gè)方向上的信號(hào)傳播不是同時(shí)受到陰影效應(yīng)或地形的影響而出現(xiàn)嚴(yán)重的慢衰落，到陰影效應(yīng)或地形的影響而出現(xiàn)嚴(yán)重的慢衰落，用這種方法就能保證通信不會(huì)中斷。用這種方法就能保證通信不會(huì)中斷。分集數(shù)分集數(shù)N N越大，

8、分集效果就越好，即分集增益正比越大，分集效果就越好，即分集增益正比于分集的數(shù)量，且分集增益的增加隨著的增于分集的數(shù)量，且分集增益的增加隨著的增加而逐步減小。加而逐步減小。工程上要在性能或復(fù)雜性間作一折衷，一般取工程上要在性能或復(fù)雜性間作一折衷，一般取 微分集是以抗快衰落為目的微分集是以抗快衰落為目的，同一天線場(chǎng)地使，同一天線場(chǎng)地使用兩個(gè)或多個(gè)天線的分集方式。理論和實(shí)踐都表用兩個(gè)或多個(gè)天線的分集方式。理論和實(shí)踐都表明，在空間、頻率、極化、場(chǎng)分量、角度及時(shí)間明，在空間、頻率、極化、場(chǎng)分量、角度及時(shí)間等方面分離的無(wú)線信號(hào)，都呈現(xiàn)互相獨(dú)立的衰落等方面分離的無(wú)線信號(hào)，都呈現(xiàn)互相獨(dú)立的衰落特性，因此可采用

9、空間分集、時(shí)間分集、頻率分特性，因此可采用空間分集、時(shí)間分集、頻率分集、極化分集、角度分集和多徑分集等多種分集集、極化分集、角度分集和多徑分集等多種分集技術(shù)。技術(shù)。 1.1.空間分集空間分集 空間分集在發(fā)送端采用一副天線發(fā)射，而空間分集在發(fā)送端采用一副天線發(fā)射，而在接在接收端采用多副間隔距離收端采用多副間隔距離dd/2/2（一般情況下市區(qū)?。ㄒ话闱闆r下市區(qū)取 /2/2，郊區(qū)取，郊區(qū)取0.80.8 ）的天線接收）的天線接收，以保證接收，以保證接收天線輸出信號(hào)的衰落特性是相互獨(dú)立的。經(jīng)相應(yīng)的天線輸出信號(hào)的衰落特性是相互獨(dú)立的。經(jīng)相應(yīng)的合并電路從中選出信號(hào)幅度較大、信噪比最佳的一合并電路從中選出信號(hào)

10、幅度較大、信噪比最佳的一路，得到一個(gè)總的接收天線輸出信號(hào)，從而降低了路，得到一個(gè)總的接收天線輸出信號(hào)，從而降低了信道衰落的影響，改善了傳輸?shù)目煽啃?。信道衰落的影響，改善了傳輸?shù)目煽啃?。空間分集接收的優(yōu)點(diǎn)是分集增益高，缺點(diǎn)是還空間分集接收的優(yōu)點(diǎn)是分集增益高，缺點(diǎn)是還需另外單獨(dú)的接收天線。需另外單獨(dú)的接收天線。2.2.時(shí)間分集時(shí)間分集 快衰落除了具有空間和頻率獨(dú)立性之外，還快衰落除了具有空間和頻率獨(dú)立性之外，還具有時(shí)間獨(dú)立性，即具有時(shí)間獨(dú)立性，即同一信號(hào)以大于相干時(shí)間的同一信號(hào)以大于相干時(shí)間的時(shí)間間隔重復(fù)傳輸時(shí)間間隔重復(fù)傳輸M M次次，只要各次發(fā)送的時(shí)間間，只要各次發(fā)送的時(shí)間間隔足夠大，那么各次發(fā)

11、送信號(hào)所出現(xiàn)的衰落將是隔足夠大，那么各次發(fā)送信號(hào)所出現(xiàn)的衰落將是彼此獨(dú)立的，即得到彼此獨(dú)立的，即得到M M條獨(dú)立的分集支路。條獨(dú)立的分集支路。 時(shí)間分集與空間分集相比較，優(yōu)點(diǎn)是減少了時(shí)間分集與空間分集相比較，優(yōu)點(diǎn)是減少了接收天線及相應(yīng)設(shè)備的數(shù)目，缺點(diǎn)是占用時(shí)隙資接收天線及相應(yīng)設(shè)備的數(shù)目，缺點(diǎn)是占用時(shí)隙資源增大了開(kāi)銷，降低了傳輸效率。源增大了開(kāi)銷，降低了傳輸效率。3.3.頻率分集頻率分集 頻率分集就是將信息分別在不同的載頻上發(fā)射出去，頻率分集就是將信息分別在不同的載頻上發(fā)射出去，要求載頻間的頻率間隔要大于信道相關(guān)帶寬要求載頻間的頻率間隔要大于信道相關(guān)帶寬，以保證，以保證各頻率分集信號(hào)在頻域上的獨(dú)

12、立性，在接收端就可以各頻率分集信號(hào)在頻域上的獨(dú)立性，在接收端就可以得到衰落特性不相干的信號(hào)得到衰落特性不相干的信號(hào). .在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，可采在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，可采用信號(hào)載波頻率跳變擴(kuò)展頻譜技術(shù)來(lái)達(dá)到頻率分集的用信號(hào)載波頻率跳變擴(kuò)展頻譜技術(shù)來(lái)達(dá)到頻率分集的目的。目的。 和空間分集相比，頻率分集的優(yōu)點(diǎn)是減少了天線和空間分集相比，頻率分集的優(yōu)點(diǎn)是減少了天線數(shù)目，缺點(diǎn)是要占用更多的頻譜資源，在發(fā)送端需要數(shù)目，缺點(diǎn)是要占用更多的頻譜資源，在發(fā)送端需要多部發(fā)射機(jī)。多部發(fā)射機(jī)。4.4.角度分集角度分集 當(dāng)工作頻率高于當(dāng)工作頻率高于10GHz10GHz時(shí)，從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)時(shí)，從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的散射信號(hào)產(chǎn)生從

13、不同方向來(lái)的互不相關(guān)的信號(hào)。的散射信號(hào)產(chǎn)生從不同方向來(lái)的互不相關(guān)的信號(hào)。這樣這樣接收端利用方向性天線，在同一位置設(shè)置指接收端利用方向性天線，在同一位置設(shè)置指向不同方向的兩個(gè)或更多的有向天線向不同方向的兩個(gè)或更多的有向天線，向合成器，向合成器提供信號(hào)，以達(dá)到克服衰落的目的。提供信號(hào)，以達(dá)到克服衰落的目的。5.5.極化分集極化分集 極化分集實(shí)際上是空間分集的特殊情況，兩個(gè)在極化分集實(shí)際上是空間分集的特殊情況，兩個(gè)在同同一地點(diǎn)極化方向相互正交的天線發(fā)出信號(hào)呈現(xiàn)出互一地點(diǎn)極化方向相互正交的天線發(fā)出信號(hào)呈現(xiàn)出互不相關(guān)的衰落特性不相關(guān)的衰落特性。利用這一特點(diǎn)，。利用這一特點(diǎn)，在發(fā)送端同一地在發(fā)送端同一地點(diǎn)

14、裝上垂直極化和水平極化兩幅發(fā)射天線，在接收端點(diǎn)裝上垂直極化和水平極化兩幅發(fā)射天線，在接收端同一地點(diǎn)裝上垂直極化和水平極化兩幅接收天線，就同一地點(diǎn)裝上垂直極化和水平極化兩幅接收天線，就可以得到兩路衰落特性互不相關(guān)的極化分量可以得到兩路衰落特性互不相關(guān)的極化分量。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省空間，缺點(diǎn)是這種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省空間，缺點(diǎn)是由于發(fā)射功率要分配到兩幅天線上，將有由于發(fā)射功率要分配到兩幅天線上，將有3dB3dB的信號(hào)的信號(hào)功率損失。功率損失。6.6.場(chǎng)分量分集場(chǎng)分量分集 根據(jù)電磁場(chǎng)理論，電磁波的根據(jù)電磁場(chǎng)理論，電磁波的E E場(chǎng)和場(chǎng)和H H場(chǎng)載有相同場(chǎng)載有相同的消息，而反射機(jī)理是

15、不同的，例如，一個(gè)散射體的消息，而反射機(jī)理是不同的，例如，一個(gè)散射體反射反射E E波和波和H H波的駐波圖形相位相差波的駐波圖形相位相差9090，即當(dāng)即當(dāng)E E波為波為最大時(shí)，最大時(shí)，H H波最小。在移動(dòng)信道中。多個(gè)波最小。在移動(dòng)信道中。多個(gè)E E波和波和H H波波疊加結(jié)果表明疊加結(jié)果表明EzEz、HzHz和和HyHy的分量是互不相關(guān)的，因的分量是互不相關(guān)的，因此，通過(guò)接收三個(gè)場(chǎng)分量，也可以獲得分集的效果。此，通過(guò)接收三個(gè)場(chǎng)分量，也可以獲得分集的效果。場(chǎng)分量分集不要求天線間有實(shí)體上的間隔，因此適場(chǎng)分量分集不要求天線間有實(shí)體上的間隔，因此適用于較低的工作頻段（例如低于用于較低的工作頻段（例如低于

16、100MHz100MHz）。當(dāng)工作）。當(dāng)工作頻率較高時(shí)（頻率較高時(shí)（800900MHz800900MHz），空間分集在結(jié)構(gòu)上容），空間分集在結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)。易實(shí)現(xiàn)。7.7.多徑分集多徑分集 移動(dòng)臺(tái)接收到的信號(hào)是一個(gè)多徑衰落信號(hào)。通常移動(dòng)臺(tái)接收到的信號(hào)是一個(gè)多徑衰落信號(hào)。通常這一多徑衰落信號(hào)的時(shí)延差很小且是隨機(jī)的，對(duì)于窄這一多徑衰落信號(hào)的時(shí)延差很小且是隨機(jī)的，對(duì)于窄帶系統(tǒng)帶系統(tǒng)( (如模擬如模擬TACSTACS、數(shù)字、數(shù)字GSMGSM系統(tǒng)），在同一地點(diǎn)，系統(tǒng)），在同一地點(diǎn)，到達(dá)的各路信號(hào)是相關(guān)的，無(wú)法分離。到達(dá)的各路信號(hào)是相關(guān)的，無(wú)法分離。 只有特定設(shè)計(jì)的擴(kuò)頻信號(hào)才可以進(jìn)行分離，分離只有特定設(shè)計(jì)

17、的擴(kuò)頻信號(hào)才可以進(jìn)行分離，分離的手段是相關(guān)接收。因此多徑分集也稱為碼分集它要的手段是相關(guān)接收。因此多徑分集也稱為碼分集它要求直擴(kuò)系統(tǒng)餓時(shí)間（求直擴(kuò)系統(tǒng)餓時(shí)間（T T）與帶寬（）與帶寬（W W）的積遠(yuǎn)大于）的積遠(yuǎn)大于1 1，即即TW1TW1， 使用使用RAKERAKE接收技術(shù)，利用偽隨機(jī)碼的相關(guān)性，對(duì)接收技術(shù)，利用偽隨機(jī)碼的相關(guān)性，對(duì)各路信號(hào)分別進(jìn)行相關(guān)接收，提出不同時(shí)延的相關(guān)峰，各路信號(hào)分別進(jìn)行相關(guān)接收，提出不同時(shí)延的相關(guān)峰，然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喜ⅲ龠M(jìn)行信息解調(diào)。從而既克服然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喜?，再進(jìn)行信息解調(diào)。從而既克服了多徑效應(yīng)的問(wèn)題，又等效增加了接收功率（或發(fā)射了多徑效應(yīng)的問(wèn)題，又等效增加了接

18、收功率（或發(fā)射功率）。功率）。 一般的分集技術(shù)把多徑信號(hào)作為干擾來(lái)處理，而一般的分集技術(shù)把多徑信號(hào)作為干擾來(lái)處理，而RAKERAKE接收機(jī)采取變害為利，即利用多徑現(xiàn)象來(lái)增強(qiáng)信接收機(jī)采取變害為利，即利用多徑現(xiàn)象來(lái)增強(qiáng)信號(hào)?，F(xiàn)以三條路徑為例簡(jiǎn)述號(hào)?，F(xiàn)以三條路徑為例簡(jiǎn)述RAKERAKE接收機(jī)的工作原理，接收機(jī)的工作原理，如下圖如下圖3-233-23所示。所示。 圖圖3-32 3-32 移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)方框圖移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)方框圖 IF 帶通帶通IF 放大放大和帶通和帶通A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器相關(guān)器相關(guān)器 2搜尋相關(guān)器搜尋相關(guān)器相關(guān)器相關(guān)器 3相關(guān)器相關(guān)器 1反交織反交織維特比譯碼維特比譯碼聲碼器聲碼器控制微處理

19、器控制微處理器RF 輸出輸出869 894 MHz合合并并器器話音輸出話音輸出第一振蕩器第一振蕩器第二振蕩器第二振蕩器基本原理如下：基本原理如下：移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)RAKERAKE接收部分主要由相關(guān)器接收部分主要由相關(guān)器1 1 3 3、搜尋相關(guān)器、搜尋相關(guān)器和合并器等組成。和合并器等組成。偽隨機(jī)碼調(diào)制過(guò)的信號(hào)由發(fā)端發(fā)射，經(jīng)多條不同的偽隨機(jī)碼調(diào)制過(guò)的信號(hào)由發(fā)端發(fā)射，經(jīng)多條不同的路徑延時(shí)和損耗后與噪聲一起進(jìn)入接收機(jī)，經(jīng)過(guò)變路徑延時(shí)和損耗后與噪聲一起進(jìn)入接收機(jī)，經(jīng)過(guò)變頻、中頻放大和頻、中頻放大和A AD D變換后，進(jìn)入變換后，進(jìn)入RAKERAKE接收部分。接收部分。該部分的搜尋相關(guān)器從到達(dá)的各路信號(hào)中找出

20、三路該部分的搜尋相關(guān)器從到達(dá)的各路信號(hào)中找出三路最強(qiáng)的信號(hào)，并給出這三路信號(hào)中偽隨機(jī)碼的參考最強(qiáng)的信號(hào)，并給出這三路信號(hào)中偽隨機(jī)碼的參考相位，使本地碼的三個(gè)發(fā)生器的輸出碼相位分別與相位，使本地碼的三個(gè)發(fā)生器的輸出碼相位分別與這三路信號(hào)中的偽隨機(jī)碼同步，經(jīng)過(guò)各自解擴(kuò)，相這三路信號(hào)中的偽隨機(jī)碼同步，經(jīng)過(guò)各自解擴(kuò)，相關(guān)解調(diào)輸出同一信息的數(shù)據(jù)，經(jīng)相應(yīng)的合并后進(jìn)行關(guān)解調(diào)輸出同一信息的數(shù)據(jù)，經(jīng)相應(yīng)的合并后進(jìn)行譯碼。譯碼。 由于每一個(gè)相關(guān)器都等效一個(gè)接收機(jī)，三個(gè)由于每一個(gè)相關(guān)器都等效一個(gè)接收機(jī)，三個(gè)相關(guān)器等效三個(gè)接收機(jī)，其輸出經(jīng)合并后的信號(hào)相關(guān)器等效三個(gè)接收機(jī)，其輸出經(jīng)合并后的信號(hào)的信噪比得到了很大的改善（

21、一般平均有的信噪比得到了很大的改善（一般平均有3dB3dB的增的增益）。另外，搜尋相關(guān)器總是搜索和估計(jì)各路中益）。另外，搜尋相關(guān)器總是搜索和估計(jì)各路中最強(qiáng)的三個(gè)信號(hào)供其他三個(gè)相關(guān)器進(jìn)行相關(guān)解調(diào)最強(qiáng)的三個(gè)信號(hào)供其他三個(gè)相關(guān)器進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，從而系統(tǒng)可以處于最佳的接收狀態(tài)。，從而系統(tǒng)可以處于最佳的接收狀態(tài)。2.1.3 2.1.3 幾種常用的隱分集技術(shù)幾種常用的隱分集技術(shù) 1 1、交織編碼技術(shù)、交織編碼技術(shù) 交織編碼的目的是把一個(gè)較長(zhǎng)的連續(xù)突發(fā)差錯(cuò)離交織編碼的目的是把一個(gè)較長(zhǎng)的連續(xù)突發(fā)差錯(cuò)離散成隨機(jī)的非連續(xù)差錯(cuò)，再用糾正隨機(jī)差錯(cuò)的編碼技散成隨機(jī)的非連續(xù)差錯(cuò)，再用糾正隨機(jī)差錯(cuò)的編碼技術(shù)消除隨機(jī)差錯(cuò)。交織

22、深度越大，則離散度越大，抗術(shù)消除隨機(jī)差錯(cuò)。交織深度越大，則離散度越大，抗突發(fā)差錯(cuò)能力就越強(qiáng)，但處理時(shí)間也越長(zhǎng)，從而造成突發(fā)差錯(cuò)能力就越強(qiáng)，但處理時(shí)間也越長(zhǎng)，從而造成數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延增大，也就是說(shuō)，交織編碼是以時(shí)間為數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延增大，也就是說(shuō)，交織編碼是以時(shí)間為代價(jià)的。因此交織編碼屬于時(shí)間隱分集。代價(jià)的。因此交織編碼屬于時(shí)間隱分集。交織編碼技術(shù)舉例如下：交織編碼技術(shù)舉例如下： 假設(shè)原始為假設(shè)原始為11100110110010101011001010111110011011001010101100101011，共計(jì)共計(jì)2828位，按位，按4 47 7矩陣排列，依次按行寫入發(fā)送矩矩陣排列，依次按行寫入發(fā)

23、送矩陣。如圖陣。如圖2-32-3（a a）所示。）所示。 圖2-3交織原理示意圖 假設(shè)由于某種干擾出現(xiàn)突發(fā)錯(cuò)誤，即使假設(shè)由于某種干擾出現(xiàn)突發(fā)錯(cuò)誤，即使7 7個(gè)碼元中個(gè)碼元中連續(xù)錯(cuò)兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，接收端如果不采用交織編連續(xù)錯(cuò)兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，接收端如果不采用交織編碼技術(shù)就不能正確恢復(fù)，出現(xiàn)碼字錯(cuò)誤。為了提高糾碼技術(shù)就不能正確恢復(fù)，出現(xiàn)碼字錯(cuò)誤。為了提高糾錯(cuò)能力，在發(fā)端改變一下傳輸順序，即將圖錯(cuò)能力，在發(fā)端改變一下傳輸順序，即將圖2-32-3（a a）中的數(shù)據(jù)用中的數(shù)據(jù)用“橫寫豎讀橫寫豎讀”法寫入塊交織器，這時(shí)交織法寫入塊交織器，這時(shí)交織器的輸出就是按圖器的輸出就是按圖2-32-3（b b）中的

24、左面第一列）中的左面第一列10101010，然，然后第二列后第二列l(wèi)l01ll01。這樣，。這樣，當(dāng)所傳輸?shù)拇a序列連續(xù)錯(cuò)當(dāng)所傳輸?shù)拇a序列連續(xù)錯(cuò)4 4個(gè)個(gè)碼元時(shí)，對(duì)應(yīng)的每個(gè)碼字只錯(cuò)一個(gè)，已將連續(xù)錯(cuò)碼分碼元時(shí)，對(duì)應(yīng)的每個(gè)碼字只錯(cuò)一個(gè)，已將連續(xù)錯(cuò)碼分散開(kāi)來(lái)散開(kāi)來(lái)，即它將一個(gè)突發(fā)信道改造成一個(gè)隨機(jī)獨(dú)立差即它將一個(gè)突發(fā)信道改造成一個(gè)隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)信道，通過(guò)分組碼糾錯(cuò)技術(shù)、可以糾正少量的差錯(cuò)錯(cuò)信道，通過(guò)分組碼糾錯(cuò)技術(shù)、可以糾正少量的差錯(cuò)，從而糾正了突發(fā)性的連續(xù)差錯(cuò)。，從而糾正了突發(fā)性的連續(xù)差錯(cuò)。 交織陣列的行、列數(shù)越多，抗干擾能力越強(qiáng)交織陣列的行、列數(shù)越多，抗干擾能力越強(qiáng)。但是，只有在接收端收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)

25、，才能。但是，只有在接收端收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)，才能進(jìn)行糾檢錯(cuò)處理，從而造成數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延增大。進(jìn)行糾檢錯(cuò)處理，從而造成數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延增大。所以在設(shè)計(jì)交織編碼陣列時(shí)，應(yīng)該統(tǒng)籌考慮。所以在設(shè)計(jì)交織編碼陣列時(shí)，應(yīng)該統(tǒng)籌考慮。 2 2、跳頻技術(shù)、跳頻技術(shù) 瑞利衰落與信號(hào)頻率有關(guān)，不同頻率的信號(hào)遭受瑞利衰落與信號(hào)頻率有關(guān)，不同頻率的信號(hào)遭受的衰落不同。當(dāng)兩個(gè)頻率相距足夠遠(yuǎn)時(shí)，可認(rèn)為它們的衰落不同。當(dāng)兩個(gè)頻率相距足夠遠(yuǎn)時(shí)，可認(rèn)為它們的衰落是不相關(guān)的。的衰落是不相關(guān)的。通過(guò)跳頻，信號(hào)的所有突發(fā)脈沖通過(guò)跳頻，信號(hào)的所有突發(fā)脈沖不會(huì)被瑞利衰落以同一方式破壞不會(huì)被瑞利衰落以同一方式破壞，從而提高系統(tǒng)的抗，從而提高系統(tǒng)的

26、抗干擾能力?？梢?jiàn)，調(diào)頻相當(dāng)于頻率分集。干擾能力?？梢?jiàn)，調(diào)頻相當(dāng)于頻率分集。 調(diào)頻有慢跳頻（調(diào)頻有慢跳頻（SFHSFH）和快調(diào)頻（）和快調(diào)頻（FFHFFH）兩種。）兩種。慢跳頻慢跳頻的調(diào)頻速率低于信息比特率，即連續(xù)幾個(gè)信的調(diào)頻速率低于信息比特率，即連續(xù)幾個(gè)信息比特調(diào)頻一次。息比特調(diào)頻一次。GSMGSM系統(tǒng)中，傳輸頻率在一個(gè)完系統(tǒng)中，傳輸頻率在一個(gè)完整的突發(fā)脈沖傳輸期間保持不變，屬于慢跳頻。整的突發(fā)脈沖傳輸期間保持不變，屬于慢跳頻。快快調(diào)頻調(diào)頻的跳頻速率高于或等于信息比特率，即每個(gè)信的跳頻速率高于或等于信息比特率，即每個(gè)信息比特跳頻一次以上。息比特跳頻一次以上。 跳頻的實(shí)現(xiàn)方式有兩種，跳頻的實(shí)現(xiàn)方

27、式有兩種，一是基帶跳頻一是基帶跳頻，它，它將話音信號(hào)隨著時(shí)間的變換使用不同頻率的發(fā)射將話音信號(hào)隨著時(shí)間的變換使用不同頻率的發(fā)射機(jī)發(fā)射，基帶跳頻適合于發(fā)射機(jī)數(shù)量較多的高話機(jī)發(fā)射，基帶跳頻適合于發(fā)射機(jī)數(shù)量較多的高話務(wù)量小區(qū)。務(wù)量小區(qū)。二是射頻跳頻二是射頻跳頻，又稱合成器跳頻，它，又稱合成器跳頻，它是話音信號(hào)使用固定的發(fā)射機(jī)，在一定跳頻序列是話音信號(hào)使用固定的發(fā)射機(jī)，在一定跳頻序列的控制下，頻率合成器合成不同的頻率來(lái)進(jìn)行發(fā)的控制下，頻率合成器合成不同的頻率來(lái)進(jìn)行發(fā)射。射。 射頻跳頻比基帶跳頻有更高的性能改善和抗同射頻跳頻比基帶跳頻有更高的性能改善和抗同頻干擾能力，但它只有當(dāng)每個(gè)小區(qū)有頻干擾能力，但它

28、只有當(dāng)每個(gè)小區(qū)有4 4個(gè)以上頻率個(gè)以上頻率時(shí)效果比較明顯，且所需用的合成器會(huì)引入一定的時(shí)效果比較明顯，且所需用的合成器會(huì)引入一定的衰落，減小覆蓋范圍。衰落，減小覆蓋范圍。 GSM GSM系統(tǒng)的跳頻是在時(shí)系統(tǒng)的跳頻是在時(shí)頻域內(nèi)的時(shí)隙和頻頻域內(nèi)的時(shí)隙和頻隙上同時(shí)進(jìn)行的，即以一定的時(shí)間間隔不斷地在不隙上同時(shí)進(jìn)行的，即以一定的時(shí)間間隔不斷地在不同的頻隙上跳變。為了保證在小區(qū)內(nèi)的跳頻信道之同的頻隙上跳變。為了保證在小區(qū)內(nèi)的跳頻信道之間不發(fā)生干擾，采用正交跳頻組網(wǎng)方式，即小區(qū)內(nèi)間不發(fā)生干擾，采用正交跳頻組網(wǎng)方式，即小區(qū)內(nèi)的跳頻圖案是相互正交的，從而不會(huì)使不同頻率用的跳頻圖案是相互正交的，從而不會(huì)使不同頻率

29、用戶的通信在同一個(gè)時(shí)戶的通信在同一個(gè)時(shí)- -頻隙內(nèi)發(fā)生碰撞。由于使用了頻隙內(nèi)發(fā)生碰撞。由于使用了跳頻技術(shù)，從而提高了系統(tǒng)頻譜利用率。跳頻技術(shù)，從而提高了系統(tǒng)頻譜利用率。3、直接序列擴(kuò)頻技術(shù)、直接序列擴(kuò)頻技術(shù) 直接序列擴(kuò)頻（直接序列擴(kuò)頻（DSSS），（），（Direct seqcuence spread spectrdm）是直接利用具有）是直接利用具有高碼率的擴(kuò)頻碼系列采用各種調(diào)制方式在發(fā)端與高碼率的擴(kuò)頻碼系列采用各種調(diào)制方式在發(fā)端與擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，而在收端，用相同的擴(kuò)頻碼序擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，而在收端，用相同的擴(kuò)頻碼序去進(jìn)行解碼，把擴(kuò)展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的去進(jìn)行解碼，把擴(kuò)展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原

30、始的信息。它是一種數(shù)字調(diào)制方法，具體說(shuō)，就是將信息。它是一種數(shù)字調(diào)制方法，具體說(shuō)，就是將信源與一定的信源與一定的PN碼（偽噪聲碼）進(jìn)行摸二加。碼（偽噪聲碼）進(jìn)行摸二加。 例如說(shuō)在發(fā)射端將例如說(shuō)在發(fā)射端將1用用11000100110，而將，而將0用用00110010110去代替，這個(gè)過(guò)程就實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)去代替，這個(gè)過(guò)程就實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻，而在接收機(jī)處只要把收到的序列是頻，而在接收機(jī)處只要把收到的序列是11000100110就恢復(fù)成就恢復(fù)成1是是00110010110就恢復(fù)就恢復(fù)成成0，這就是解擴(kuò)。，這就是解擴(kuò)。 這樣信源速率就被提高了這樣信源速率就被提高了11倍，同時(shí)也使處倍，同時(shí)也使處理增益達(dá)到理增益達(dá)到

31、10dB以上，從而有效地提高了整機(jī)倍以上，從而有效地提高了整機(jī)倍噪比。噪比。 因此，直擴(kuò)系統(tǒng)隨著偽隨機(jī)碼字的加長(zhǎng)，信因此，直擴(kuò)系統(tǒng)隨著偽隨機(jī)碼字的加長(zhǎng)，信噪比也會(huì)相應(yīng)的提高，但是要求的同步精度也就噪比也會(huì)相應(yīng)的提高，但是要求的同步精度也就高，因而同步時(shí)間就長(zhǎng)。高，因而同步時(shí)間就長(zhǎng)。2 2. .1.4 1.4 分集合并技術(shù)分集合并技術(shù) 在分集接收中，在接收端從不同的在分集接收中，在接收端從不同的N N個(gè)獨(dú)立信號(hào)個(gè)獨(dú)立信號(hào)支路所獲得的信號(hào)，可以通過(guò)不同形式的合并技術(shù)支路所獲得的信號(hào)，可以通過(guò)不同形式的合并技術(shù)來(lái)獲得分集增益。來(lái)獲得分集增益。 如果從合并所處的位置來(lái)看：合并可以在檢測(cè)如果從合并所處的

32、位置來(lái)看：合并可以在檢測(cè)器以前，即中頻和射頻上進(jìn)行合并，且多半是在中器以前，即中頻和射頻上進(jìn)行合并，且多半是在中頻上合并；也可以在檢測(cè)器以后，即在基帶上進(jìn)行頻上合并；也可以在檢測(cè)器以后，即在基帶上進(jìn)行合并。合并時(shí)采用的準(zhǔn)則與方式主要可以分為三種合并。合并時(shí)采用的準(zhǔn)則與方式主要可以分為三種：最大比值合并最大比值合并、等增益合并等增益合并和和選擇式合并選擇式合并。 MkkkMMtratratratratr12211)()()()()(假設(shè)假設(shè)M M個(gè)輸入信號(hào)電壓為個(gè)輸入信號(hào)電壓為r r1 1(t)(t)，r r2 2(t)(t)，r rM M(t)(t)，則合并器輸出電壓則合并器輸出電壓r(t)r

33、(t)為：為： （式2-1） 式中，式中，a ak k為第為第k k個(gè)信號(hào)的加權(quán)系數(shù)。個(gè)信號(hào)的加權(quán)系數(shù)。 1 1、最大比值合并、最大比值合并 最大比合并是在接收端有最大比合并是在接收端有N N個(gè)分集支路，經(jīng)過(guò)相個(gè)分集支路，經(jīng)過(guò)相位調(diào)整后，按適當(dāng)?shù)脑鲆嫦到y(tǒng)，同相相加，再送入位調(diào)整后，按適當(dāng)?shù)脑鲆嫦到y(tǒng)，同相相加，再送入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。利用許瓦茲不等式，設(shè)檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。利用許瓦茲不等式，設(shè)N N為每支路為每支路噪聲功率，可以證明當(dāng)可變加權(quán)系數(shù)為噪聲功率，可以證明當(dāng)可變加權(quán)系數(shù)為 時(shí)，時(shí)，分集合并后的信噪比達(dá)到最大值分集合并后的信噪比達(dá)到最大值( )iir taN 最大比合并的平均輸出信噪比、最大比合并增最大比合并的平均輸出信噪比、最大比合并增益分別如益分別如 （式（式 2 2- -2 2）、（式）、（式 2 2- -3 3）所示。）所示。 SNRMSNRRMSNRSNRKRR（式2-2） （式2-3） 可見(jiàn)信噪比越大，最大比合并對(duì)合并后的信號(hào)可見(jiàn)信噪比越大，最大比合并對(duì)合并后的信號(hào)貢獻(xiàn)越大；另外平均輸出信噪比隨貢獻(xiàn)越大；另外平均輸出信噪比隨M M（分集支路數(shù)目）分集支路數(shù)目）的增加而增加。的增加而增加。 2 2 、等增益合并、等增益合并 等增益合并是各支路的信號(hào)等增益相加，