多信道合并算法演示

（優(yōu)選）多信道合并算(Suan)法第一頁，共二十三頁。主要(Yao)內(nèi)容1.多信道傳輸?shù)谋尘?.分集技術(shù)3.合并方式4.合并方式的性能比較第二頁，共二十三頁。1.多信道傳(Chuan)輸?shù)谋尘?/p>

我們知道，為了提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能，可以采用信道均衡和信道編碼來改進(jìn)接收信號(hào)質(zhì)量，其中，信道均衡用于補(bǔ)償時(shí)分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的碼間干擾，信道編碼通過加入冗余的數(shù)據(jù)位來改第三頁，共二十三頁。善通信鏈路的性能。

我們知道，當(dāng)信道出現(xiàn)深度衰落時(shí)，接收到的信號(hào)受到很大衰減，從而(Er)出現(xiàn)嚴(yán)重誤碼。這時(shí)，如果我們提供多條獨(dú)立衰落信道，使同樣得信號(hào)在這些信道上傳輸，然后把從這些信道上接收到的信號(hào)接收后再進(jìn)行判決。第四頁，共二十三頁。由于多條獨(dú)立衰落信道同時(shí)發(fā)生深度衰落的概率必然是(Shi)比較小的，所以分集技術(shù)可顯著改善誤碼性能，從而可以補(bǔ)償衰落信道的損耗。第五頁，共二十三頁。2.分集(Ji)技術(shù)2.1.分集的概念

在多路不相關(guān)的衰落路徑上傳送相同的信號(hào)然后合并。分集有兩重含義：一是分散傳輸，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)；

第六頁，共二十三頁。

二是集中處理，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)行合并以降低衰落的影響。因此，要獲得分集效果最重要的條件是各(Ge)個(gè)信號(hào)之間應(yīng)該是“不相關(guān)”的。第七頁，共二十三頁。2.2.分集方式有數(shù)種分集方式來構(gòu)造獨(dú)立衰落的信道，其(Qi)中常見的分集方式如下。

（1）.頻率分集頻率分集是將數(shù)字信息調(diào)制在L個(gè)載波上傳輸，這些載頻間的間隔不小于信道的相關(guān)帶寬。這時(shí)L個(gè)對(duì)應(yīng)了L條獨(dú)立衰落信道。

第八頁，共二十三頁。(2).時(shí)間分集時(shí)間分集是將同樣的數(shù)字信(Xin)息在L個(gè)不同時(shí)隙發(fā)送，這些時(shí)隙的間隔不小于信(Xin)道的相干時(shí)間，于是這L個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)了L條獨(dú)立衰落信(Xin)道。

（3).多天線空間分集用相隔一定間距的多根天線接收信號(hào)，或者發(fā)送信號(hào)，如果天線間的間隔至少在10個(gè)波長(zhǎng)以上，則都可以獲得獨(dú)立衰落信道。第九頁，共二十三頁。（4）Rake接收

當(dāng)發(fā)送信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過信道(Dao)相干帶寬時(shí)，因?yàn)檫@時(shí)信號(hào)可以分離出多徑分量，從而可以提供多條獨(dú)立衰落信號(hào)路徑，也稱為路徑分集。第十頁，共二十三頁。3.分集技術(shù)中(Zhong)的合并方式

接收端收到M(M≥2)個(gè)分集信號(hào)后，如何利用這些信號(hào)以減小衰落的影響，這就是合并問題。合并的方式有以下幾種。第十一頁，共二十三頁。1.選擇性(Xing)合并

信號(hào)在L條獨(dú)立衰落信道上傳輸，設(shè)第k條信道的等效低通輸出為：其中和分別表示第k條衰落信道的幅度衰和相移；是等效低通復(fù)高斯噪聲，設(shè)它的實(shí)部和虛部的功率譜密度均為

第十二頁，共二十三頁。于是第k條信道接收機(jī)的輸出信噪比為:

其中為復(fù)(Fu)包絡(luò)信號(hào)的能量。選擇合并器通過測(cè)量各條支路的信噪比，選擇其中最大信道比支路的輸出進(jìn)行判決。第十三頁，共二十三頁。2.最(Zui)大比合并（MRC算法）

在最大比合并中，合并器把各衰落支路所接收到的信號(hào)線性組合，即

（2-1）選擇合并系數(shù)使

的信噪比最大，所以最大比合并是一種最佳的合并器。第十四頁，共二十三頁。式（2-1）中得(De)信號(hào)分量為

(2-2)噪聲分量為

（2-3）由于相互獨(dú)立，所以噪聲總功率為：

（2-4）于是輸出信噪比為：

（2-5）第十五頁，共二十三頁。利用Schwartz不等式，有

（2-6）式（2-6)成立的充分(Fen)條件為現(xiàn)令

（2-7）

（2-8）第十六頁，共二十三頁。代入式（2-6）得到

（2-9）所以

（2-10）當(dāng)選擇

（2-11）時(shí)(Shi)，式（2-10）等號(hào)成立，也就是說這時(shí)(Shi)合并器輸出地信噪比是最大的，等于各支路信噪比之和。第十七頁，共二十三頁。達(dá)到信噪比最大的條件是加權(quán)系數(shù)的相位為，正好抵消衰落的相位偏移，使得各支路信號(hào)同相相加。同時(shí)加權(quán)系數(shù)的幅度(Du)與成正比，所以強(qiáng)信號(hào)的加權(quán)系數(shù)大，進(jìn)一步削弱了各支路的噪聲。第十八頁，共二十三頁。3.等增益合(He)并

在等增益合并中，每個(gè)分支進(jìn)行相位校正，使各支路信號(hào)同相相加，但各分支的增益加權(quán)系數(shù)是相等的，所以這時(shí)的合并系數(shù)為。于是合并器的輸出為：

第十九頁，共二十三頁。4.平(Ping)方律合并在非相干解調(diào)中，往往完全不估計(jì)衰落信道參數(shù)和，而是把接收機(jī)把各支路接收到的等效低通信號(hào)平方后直接相加起來進(jìn)行包絡(luò)檢波。這時(shí)送給平方律檢波器的信號(hào)為：第二十頁，共二十三頁。4.合并方式的(De)性能比較在數(shù)字通信中，多徑信號(hào)的合并一般放在各支路解調(diào)以后，對(duì)各支路的輸出判決量進(jìn)行合并。對(duì)于相干解調(diào)情況，接收機(jī)可以估計(jì)信道的相移，合并器對(duì)解調(diào)輸出進(jìn)行相位校正，然后加權(quán)求和，這就是等增益合并。第二十一頁，共二十三頁。如果在接收機(jī)中不僅可以估計(jì)出衰落(Luo)信道的相移，而且也克估計(jì)出信號(hào)的幅度衰減，在合并器中經(jīng)過