第九章 分集技術(shù)和瑞克

第九章分集技術(shù)和瑞克處理移動通信存在多徑干擾和衰落慢衰落用反饋式功率控制解決分集技術(shù)對抗衰落：多徑衰落分量獨立原理：多路徑分量強度同時低于門限值概率小于某一分量強度低于門限值9.1引言9.2分集技術(shù)頻率分集：同一數(shù)據(jù)用不同的頻率發(fā)射頻率間隔>信道的相干帶寬擴頻系統(tǒng)隱含頻率分集時間分集：在不同時間發(fā)射冗余數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)重復(fù)n次交織與卷積糾錯空間分集：不同天線或不同的基站發(fā)射跟蹤多徑分量合并技術(shù)：將分散信號合并的技術(shù)（信號處理）合并與分集不相關(guān)工程上特定合并對于特定分集更有效可以同時采用多種分集IS-95采用了頻率、空間與時間分集9.3分集選擇和合并技術(shù)分集信號處理：選擇性分集（SD）等增益合并（EGC）最大比合并（MRC）9.3.1選擇性分集考慮L重分集發(fā)射系統(tǒng)分別接收L發(fā)射信號選擇最大信噪比信號接收機數(shù)目：時分1、頻分L、空分L解調(diào)前/后處理（射頻/基帶處理）選擇原理：1、選擇具有最大信噪比的信號分量2、選擇射頻信號或者基帶信號性能分析：研究最大信噪比分布由瑞利分布可以得到的概率密度函數(shù)為：9.1a9.1c其中：思考題：根據(jù)課本P587中的9.1a、b式，推導(dǎo)出9.1c式令第個分集接收機信噪比為：可以根據(jù)時的條件誤字率，給出不同調(diào)制差錯率。最大信噪比低于λ概率：所有路徑信噪比低于λ概率概率密度函數(shù)：分布函數(shù)導(dǎo)數(shù)L個分集路徑最大信噪比的概率密度函數(shù)為：非相干M進制頻移鍵控（NCMFSK）根據(jù)式（7.87f）9.3a給出條件差錯率為：取平均，得無條件差錯概率為：9.3.2等增益分集合并（EGC）思路：先得到無衰落時系統(tǒng)誤碼率再通過平均得到瑞利衰落下的誤碼性能考慮后檢測等增益L重分集合并接收機：并得出誤比特率：假定采用M進制非相干正交系統(tǒng)，進行平方律檢測相加統(tǒng)計量統(tǒng)計特性條件差錯概率得符號差錯率：得比特差錯率曲線：非相干合并損失：合并引入的噪聲量大于信號能量增加量瑞利衰落下MFSK調(diào)制差錯率：通過對AWGN信道差錯率中SNR進行平均，得到：L重等增益的二進制正交調(diào)制在瑞利衰落下的差錯性能：在低SNR時，L=1情況比特差錯率最低L=3和L=4時，增益變?yōu)?5dB和28dB差錯率為處，L=2所需的SNR比L=1要少20dB左右SNR增加時，具有最低比特差錯率的L值不斷地增加9.3.3最大比合并分集接收（MRC）MRC:支路信號之間相位對齊（互為相干）信號包絡(luò)按支路信噪比平方根加權(quán)合并性能：得到最大的輸出信噪比，是EGC性能上界其中為合并后SNR,為各分集信道SNRIS-95前向、反向信道均使用MRCMRC分集接收原理圖：雙信道最大合并比接收：等效接收機為：9.4瑞克接收機瑞克概念：設(shè)多徑信道最大的時延擴展為Tm，則采用寬帶信號，帶寬為W>>1/Tm其中寬帶信號具有偽隨機性，自相關(guān)函數(shù)寬度為1/W,以分離多徑信號。寬帶信號波形為：自相關(guān)函數(shù)為：9.4.1瑞克接收機原理多徑信道的輸出可以表示為：用復(fù)包絡(luò)表示為：為路徑傳播損耗，時變實數(shù)為多路徑延時，時變量設(shè)信號：偽隨機；相關(guān)寬度：1/W將多徑信道輸出信號（接收信號）與本地信號進行相關(guān)，可以選取接收信號中延時落在周圍±1/W之內(nèi)的路徑信號。過程相關(guān)描述如下：自相關(guān)函數(shù)的形式：實際上，瑞克接收機由一組相關(guān)器組成，相鄰相關(guān)器所處理的時延為1/W,其中每個相關(guān)器從總的接收信號中提取相應(yīng)延時的多徑信號。總共可以分離并進行合并的多徑信號數(shù)目為：基本的瑞克接收機結(jié)構(gòu)是一個抽頭延時線，可以將落在延時線內(nèi)的多徑信號能量收集、合并，如圖所示：9.4.2Price和Green瑞克接收機Price和Green采用的寬帶信號為給定符號間隔內(nèi)，收到的信號為：抽頭延遲線輸出為：其中：W為寬帶PN(t)的波形帶寬用m0(t)和m1(t)的和與抽頭的相關(guān)來估計該抽頭時延處的多徑增益：最后，對各抽頭信號按其增益加權(quán)求和，然后與可能消息波形進行相關(guān)，得到傳號或空號判決量。如圖所示：該接收機是一種ＭＲＣ分集接收機，工作原理為：求和信號為相關(guān)后信號為實現(xiàn)了多徑信號對齊相干合并。思考題：試說明(9.43d)中與(9.44b)中的異同ＩＳ－９５瑞克概念ＩＳ－９５系統(tǒng)瑞克接收：前向鏈路：“三個叉指”（三指）反向鏈路：“四個叉指”叉指：合并的徑數(shù)ＩＳ－９５系統(tǒng)瑞克接收機：分集接收，切換過程ＩＳ－９５系統(tǒng)分集接收原理：將輸入信號與Ｉ／Ｑ兩路ＰＮ碼相比較多徑表現(xiàn)：不同時刻產(chǎn)生相關(guān)峰值和相對時延ＩＳ－９５：確定哪些徑存在并進行處理Price和Green：用一組予定義的固定抽頭數(shù)ＩＳ－９５系統(tǒng)可分辨多徑間隔為：ＩＳ－９５系統(tǒng)前向鏈路移動臺相關(guān)器：檢測出多徑信號測出不同基站信號，形成小區(qū)列表，供分集和切換使用ＩＳ－９５系統(tǒng)反向鏈路：基站接收機用特定I/QP