《無線通信技術(shù)》PPT課件

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1、無線通信技術(shù)武卓zwu@shu.edu.cn2011-1-12分集技術(shù)概述時(shí)間分集頻率分集空間分集—接收分集及發(fā)送分集多用戶分集通信與信息工程學(xué)院抗衰落技術(shù)---分集技術(shù)分集技術(shù)4.2.1分集技術(shù)概述分集的目的：在無線通信的信道傳輸過程中，由于大氣及地面的影響而發(fā)生傳播損耗及傳播延時(shí)隨時(shí)間變化的現(xiàn)象叫做衰落。對抗衰落的有效技術(shù)之一就是對獨(dú)立的衰落信號進(jìn)行分集合并分集的概念分集技術(shù)通信與信息工程學(xué)院分集就是在獨(dú)立的衰落路徑上發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，由于獨(dú)立路徑在同一時(shí)刻經(jīng)歷深衰落的概率很小，因此經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮喜⒑?，?/p>

2、收信號的衰落程度就會被減小，提高了接收信號的可靠性。原理：利用無線傳播環(huán)境中來自不同途徑的多徑信號的統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性進(jìn)行合并，從而實(shí)現(xiàn)分集。首先要找出來自不同途徑的多徑信號，這些途徑可以是不同的空間、不同的極化、不同的頻率、不同的時(shí)間。其次要以某種方法進(jìn)行合并。分集的種類分集技術(shù)分集的種類通信與信息工程學(xué)院分集的思想：在無線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的衰落信道頻率分集空間分集時(shí)間分集分集來自不同空間的多徑信號來自不同時(shí)間的多徑信號來自不同頻帶的多徑信號分集技術(shù)4.2.2時(shí)間分集基本思想：不同時(shí)間發(fā)送相同信息，時(shí)間間隔必

3、須大于信道相干時(shí)間對信息進(jìn)行編碼并將編碼后的碼元分散到不同的時(shí)間段，時(shí)間間隔大于相干時(shí)間，從而使得碼字的不同部分經(jīng)歷相互獨(dú)立的衰落。通過編碼和交織可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間分集。分集技術(shù)時(shí)間分集通信與信息工程學(xué)院重復(fù)編碼實(shí)現(xiàn)示意圖1234123412341234時(shí)間間隔遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相干時(shí)間在不同的時(shí)段中發(fā)射相同的信息分集技術(shù)通信與信息工程學(xué)院時(shí)間分集交織實(shí)現(xiàn)示意圖123456789101112131415161591326101437111548121以列寫入、以行讀出15913261014371115481216交織之所

4、以被稱為隱分集是因?yàn)槠洳]有采發(fā)送重復(fù)信息的方式，但是它仍然利用了時(shí)間分集中將碼字放入不同的獨(dú)立衰落的時(shí)間段的發(fā)送方式，深度衰落會導(dǎo)致連續(xù)碼元整個碼字消失，在交織碼元中，僅會導(dǎo)致各碼字中的一個編碼碼元消失，仍然可以從其他三個未衰落碼元中恢復(fù)出各碼字分集技術(shù)通信與信息工程學(xué)院時(shí)間分集重復(fù)編碼可以獲得分集增益，但由于只是相同碼元在L個碼元時(shí)間的簡單重復(fù)，所以并沒有有效地利用信道的可用自由度，采用更為復(fù)雜的編碼可以獲得分集增益和編碼增益時(shí)間分集缺陷：雖然不需要增加發(fā)送功率，但是降低了發(fā)送速率分集技術(shù)4.2.3頻

5、率分集通信與信息工程學(xué)院基本思想：在不同的頻帶發(fā)送相同的窄帶信號，載波的間隔是信道的相干帶寬頻率分集缺陷：因?yàn)橐诙鄠€頻帶上發(fā)射信號，所以需要增加發(fā)射功率分集技術(shù)頻率分集具有ISI均衡的單載波：在接收端通過線性和非線性處理，可以在某種程度上減輕碼間干擾。利用維比特法可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射碼元的最優(yōu)ML檢測。然而，維比特算法的復(fù)雜度隨著抽頭的數(shù)量指數(shù)增加，并且通常僅用于有效抽頭數(shù)量較小的情況。直接序列頻譜擴(kuò)展：采用此方法時(shí)，信息碼元被偽噪聲序列調(diào)制后通過遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù)據(jù)速率的帶寬W發(fā)射出去，因?yàn)榇a元速率低，所以碼間干擾小

6、大大簡化了發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)。多載波系統(tǒng)：通過發(fā)射預(yù)編碼將ISI信道轉(zhuǎn)換為一組無干擾、正交子載波，其中各子載波經(jīng)歷窄帶平坦衰落。對不同子載波的碼元進(jìn)行編碼就可以實(shí)現(xiàn)分集，這種方法也稱為離散多音（DMT）或正交頻分多路復(fù)用（OFDM）分集技術(shù)4.2.4空間分集使用多個發(fā)送天線或接收天線，即天線陣列，其陣元之間有一定的距離。這種分集方式叫做空間分集。如果天線安裝的間隔足夠大（對于均勻散射環(huán)境及全向的發(fā)送和接收天線，達(dá)到衰落獨(dú)立需要的最小間距近似為波長的一半），那么不同天線接收到的信號幅度和相位的衰減是不相關(guān)的，即不同

7、天線對之間的衰落路徑是獨(dú)立的。分集技術(shù)空間分集空間分集接收分集—單輸入多輸出（SIMO）信道，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的衰落路徑不需要增加發(fā)送功率或帶寬，通過分集信號進(jìn)行相干合并還能提高接收信噪比，獲得陣列增益。陣列增益是指采用天線分集后相對于單天線的信噪比增益分集增益定義為分集合并后誤碼率斜率的變化發(fā)送分集—多輸入單輸出（MISO）信道，發(fā)送分集的設(shè)計(jì)與發(fā)送端是否知道復(fù)信道增益信息有關(guān)，發(fā)送分集同樣也能獲得陣列增益。benefit空間分集—發(fā)送分集分集技術(shù)通信與信息工程學(xué)院發(fā)送分集：多根發(fā)送天線，總發(fā)送功率是各天線上發(fā)

8、送功率的和。發(fā)送分集適合于發(fā)送端在空間、供電能力及處理能力方面比接收端更富裕的系統(tǒng)，比如蜂窩系統(tǒng)。發(fā)送分集發(fā)送端已知信道信息，與接收分集類似發(fā)送端未知信道信息-Alamouti方案在蜂窩系統(tǒng)的下行鏈路常見，因?yàn)樵诨景惭b多副天線通常要比在手機(jī)安裝多副天線便宜發(fā)送分集最簡單的兩根發(fā)送天線模型分集技術(shù)空間分集—發(fā)送分集1.發(fā)送端已知信道信息考慮有M根發(fā)送天線和一根接收天線的發(fā)送分集系統(tǒng).假設(shè)發(fā)送端已知第i根天線上的路徑增益,稱此為