【文章內(nèi)容簡介】 是頻分復(fù)用。 正交頻分復(fù)用 在并行的頻分復(fù)用系統(tǒng)中各個子信道的頻譜不重疊，且相鄰的自信道之間有足夠的保護(hù)間隔以便在接收機(jī)用濾波器把這些子信道分離出來。 但是如果子載波的間隔等于并行碼元長度的倒數(shù)和使用相干檢測，采用子載波的頻譜重疊可以使并行系統(tǒng)獲得更高的帶寬效率，這就是正交頻分復(fù)用。 ?移動通信概述 ?移動通信電波傳播與傳播預(yù)測模型 ?移動通信中的信源編碼與調(diào)制解調(diào) ?抗 衰落和鏈路性能增強(qiáng)技術(shù) ?蜂窩組網(wǎng)技術(shù) ?GSM及其增強(qiáng)移動通信系統(tǒng) ?第 三代移動通系統(tǒng)及其增強(qiáng)技術(shù) ?移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 分集技術(shù) 在移動環(huán)境中，通過不同途徑所接收到的多個信號其衰落情況時不同的、衰落獨立的。綜合利用各信號分量就有可能明顯地改善接收信號的質(zhì)量，這就是分集接收的基本思想。 分集接收的代價是增加了接收機(jī)的復(fù)雜度，但它可以提高通信的可靠性，因此被廣泛用于移動通信。 分集技術(shù) ?移動無線信號的衰落包括了兩個方面： ? 一個來自因地形地物造成的陰影衰落，它使接收的信號平均功率再一個比較長的空間（或時間）區(qū)間內(nèi)發(fā)生波動，這是一種宏觀的信號衰落； ? 多徑傳播使得再一個短距離上（或一段時間內(nèi)）信號強(qiáng)度發(fā)生急劇的變化（但信號的平均功率不變），這是一種微觀衰落。 分集技術(shù) ?針對這兩種不同的衰落，常用的分級技術(shù)分為 ? 宏觀分集 ； ? 微觀分集。 分集技術(shù) ?分集技術(shù)對信號的處理包含兩個過程 ： ? 獲得 M個相互獨立的多徑信號分量 ； ? 對 獲得的多徑分量 進(jìn)行處理以獲得信噪比的改善，這就是合并技術(shù)。 宏觀分集 為了消除由于陰影區(qū)域的信號衰落，可以在兩個不同的地點設(shè)臵兩個基站。這兩個基站可以同時接收移動臺的信號。由于這兩個基站接收天線相距甚遠(yuǎn)，所接收到的信號的衰落是相互獨立、互不相關(guān)的。 用這樣的方法我們獲得兩個衰落獨立、攜帶同一信息的信號。 宏觀分集 宏觀分集所設(shè)臵的基站數(shù)可以不止一個，視需要而定。 宏觀分集也稱作多基站分集。 微觀分集 若在一個局部地區(qū)（一個短距離上）接收移動無線信號，信號衰落所呈現(xiàn)的獨立性是多方面的，如時間、頻率、空間、角度，以及攜帶信息的電磁波極化方向等等。 微觀分集 ?利用這些特點采用相應(yīng)的方法可以得到來自同一發(fā)射機(jī)的衰落獨立的多個信號，這就有多種不同的微觀分集技術(shù) ： ? 時間分集 ? 頻率分集 ? 空間分集 時間分集 在移動環(huán)境中，信道的特性隨時間變化。當(dāng)移動的時間足夠長（或移動的距離足夠大） ， 大于信道的相關(guān)時間，則這兩個時刻（或地點）無線信道衰落特性是不同的，可以認(rèn)為是獨立的。 時間分集 時間分集在不同的時間段發(fā)送同一信息，接收端則在不同的時間段接收這些衰落獨立的信號。若信號發(fā)送 M次，則接收機(jī)重復(fù)使用以接收 M個衰落獨立的信號，此時成系統(tǒng)為 M重時間分集系統(tǒng)。 值的注意的是，當(dāng)移動速度為零時，想干事件為無窮大，時間分集不起作用。 頻率分集 在無線信道中，若兩個載波的間隔大于信道的想干帶寬，則這兩個載波信號的衰落是相互獨立的 。 為了 獲得多個頻率分集信號，直接在多個載波上傳輸統(tǒng)一信息，這樣所需要的帶寬就很寬。 頻率分集 在實際的應(yīng)用中，一種實現(xiàn)頻率分集的方法是采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，即 把 調(diào)制符號在頻率快速改變的多個載波上發(fā)送。采用跳頻方式的頻率分集很適合于采用 TDMA接入方式的數(shù)字移動通信系統(tǒng)。數(shù)字蜂窩移動電話系統(tǒng) GSM在業(yè)務(wù)密集的地區(qū)常常采用跳頻技術(shù)，以改善信號的質(zhì)量。 空間分集 由于多徑傳播的結(jié)果，在移動信道中不同的地點信號的衰落情況是不同的。在相隔足夠大的距離上，信號的衰落是相互獨立的。若在此距離上設(shè)臵兩副接收天線，則它們所接收到的來自同一發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號認(rèn)為是不相關(guān)的。 這種分集方式 稱 為天線分集。 分級的合并方式及性能 分集在獲得多個衰落獨立的信號后，需要對它們進(jìn)行合并處理。信號合并的目的就是要使它的信噪比有所改善。 分集的效果常用分級改善因子或分集增益來描述，也可以用中斷概率來描述。 選擇合并 這是所有合并方法中最簡單的一種 。 在 所接收的多路信號中，合并器選擇信噪比最高的一路輸出 。 這種 選擇可以在解調(diào)前進(jìn)行，也可以在解調(diào)后進(jìn)行。 最大比值合并 最大比值合并把個支路信號加權(quán)后合并 。 在 信號合并前對各路載波相位進(jìn)行調(diào)整并使之同相，然后相加。每一個支路的加權(quán)系數(shù)和該支路信號幅度成正比，和噪聲功率成反比。 等增益合并 在三種合并方式中，最大比值合并有最好的性能，但它要求有準(zhǔn)確的家去按系數(shù)，實現(xiàn)的電路比較復(fù)雜。 等增益 合并 的性能雖然比最大比值性能差，但實現(xiàn)起來要容易得多。等增益合并器的各個加權(quán)系數(shù)均為 1。 合并 性能分析 ?接收信號信噪比的改善隨著分集重數(shù)的增加而 增加 。 ? 在 M=2~3時，增加很快， ? M3，改善的速度放慢，特別是選擇合并 。 ? 考慮到隨著 M的增加，電路復(fù)雜程度也增加，實際的分集重數(shù)一般最高為 3~4。 合并性能分析 在 3種合并方式 中 ： ?最大 比值合并改善 最多 ?其次 是等增益 合并 ?最 差是選擇式 合并 分組碼 ?分組碼概念 ? 二進(jìn)制分組碼編碼器的輸入是一個長度為 k的信息矢量，通過一個線性變換，輸出一個長度等于 n的碼字 C。 分組碼 ?分組碼的例子 ? 1）漢明碼是最早的糾正一個錯誤的線性碼。由于他的編碼簡單，在通信和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)有廣泛的應(yīng)用。 ? 2）如果 (n,k)線性分組碼的每個碼字經(jīng)過任意循環(huán)移位后仍然是一個分組碼的碼字，則稱該碼為循環(huán)碼。循環(huán)碼特別適合誤碼檢測，在實際應(yīng)用中許多用于誤碼檢測的碼都屬于循環(huán)碼。 分組碼 ?分組碼在移動通信中的應(yīng)用例子 ? 在 CDMA蜂窩移動通信的系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)信道、前向鏈路的同步信道、尋呼信道等都使用了 CRC編碼。 ? 在 GSM系統(tǒng)中，話音信息、控制信息和同步信息在傳輸過程中都是用了 CRC碼；控制信道中的廣播信道、尋呼信道以及隨路信道還是用截斷循環(huán)碼。 卷積碼 卷積碼編碼器對輸入的數(shù)據(jù)里每次 1比特或 k比特進(jìn)行編碼，輸出 n個編碼符號。但輸出分支碼字的每個碼元不僅和此時可輸入的 k個信息有關(guān)，也和前 m個連續(xù)時刻輸入的信息元有關(guān)。通常卷積碼表示為 (n，k， m)，編碼率 r=k/n。 卷積碼 ?在 GSM系統(tǒng)中卷積碼得到廣泛的應(yīng)用。全速率業(yè)務(wù)信道和控制信道采用了 (2， 1， 4)卷積編碼。 ?在 CDMA/IS95系統(tǒng)中，前向和反向信道都是用了約束長度 K=9的編碼器。 Turbo碼 Turbo碼又稱并行級聯(lián)卷積碼，它將卷積碼和隨機(jī)交織器結(jié)合在一起，采用軟輸出迭代譯碼來逼近最大似然譯碼。第三代移動通信系統(tǒng)都把 Turbo碼作為高速數(shù)據(jù)傳輸使用的信道編碼 。 均衡技術(shù) 在 數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，由于實際信道的傳輸特性并非理想，沖擊響應(yīng)的波形失真造成碼間干擾從而造成信息比特的誤判 。 為了 提高信息傳輸?shù)目煽啃?，采用信道均衡技術(shù)。由于從時間響應(yīng)考慮，這種技術(shù)就稱為時域均衡。 均衡技術(shù) 均衡器 的作用就是把有碼間干擾的接收序列變換為無碼間干擾的序列。均衡器是信道的逆濾波，最基本的線性均衡器結(jié)構(gòu)就是橫向濾波器。由于實際信道參數(shù)是隨時間變化的，均衡器的系數(shù)必須隨時調(diào)整。線性均衡器一般用在信道失真不大的場合。要使均衡器在失真嚴(yán)重的信道上有較好的抗噪聲性能，可以采用非線性均衡器。 均衡技術(shù) 在移動通信系統(tǒng)中，尤其是 在 移動狀態(tài)下進(jìn)行通信，所使用的信道其傳輸特性每時每刻都在發(fā)生變化，而且傳輸特性十分不理想。因此實際的傳輸系統(tǒng)要求均衡器能夠基于對信道特性的測量隨時調(diào)整自己的系數(shù)，以適應(yīng)信道特性的變化。自適應(yīng)均衡器就具有這樣的能力 。 均衡技術(shù) ?接收端需要對信道特性進(jìn)行測量。自適應(yīng)均衡器工作在兩種模式：訓(xùn)練模式和跟蹤模式。在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，發(fā)送端發(fā)送訓(xùn)練序列，接收端根據(jù)接收到的訓(xùn)練序列和本地產(chǎn)生的訓(xùn)練序列的差值將均衡器參數(shù)調(diào)整到最佳。訓(xùn)練模式結(jié)束后，發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)，均衡器轉(zhuǎn)入跟蹤模式 均衡技術(shù) 時分多址的無線系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)常是以固定實習(xí)長度定時發(fā)送數(shù)據(jù)的，特別適合使用自適應(yīng)均衡技術(shù)。GSM移動通信系統(tǒng)設(shè)計了不同的訓(xùn)練序列分別用于不同的邏輯信道的時隙。 擴(kuò)頻通信 擴(kuò)頻通信最突出的優(yōu)點是它的抗干擾能力和通信的隱蔽性，它最初用于軍事通信，后來由于它的高的頻譜效率帶來的高經(jīng)濟(jì)效益而被應(yīng)用到民用通信上來。 偽噪聲序列 偽噪聲序列具有類似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計特性，但和真正的隨機(jī)信號不同，它可以重復(fù)產(chǎn)生和處理。 PN序列有多重，其中最基本最常用的一種是最長線性反饋一維寄存器蓄力，也稱作 m序列。通常由反饋移位寄存器產(chǎn)生。 擴(kuò)頻通信原理 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，擴(kuò)展數(shù)據(jù)信號帶寬的一個方法使用一個 PN序列和它相乘。直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)在發(fā)送端直接用高碼率的擴(kuò)頻碼去展寬數(shù)據(jù)信號的頻譜，而在接收端則用同樣的擴(kuò)頻序列進(jìn)行解擴(kuò)，把擴(kuò)頻信號還原為原始的窄帶信號。 擴(kuò)頻通信原理 擴(kuò)頻后的信號帶寬比原理的擴(kuò)展了 N倍，功率譜密度下降到 1/N。擴(kuò)頻碼與所傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)無關(guān)，和一般的正弦載波信號一樣，不影響信息傳輸?shù)耐该餍浴U(kuò)頻碼序列僅是起擴(kuò)展信號頻譜帶寬的作用。 擴(kuò)頻通信原理 與一般的窄帶傳輸系統(tǒng)比較，擴(kuò)頻信號的一種重要特點就是抗窄帶干擾的能力。擴(kuò)頻信號對窄帶干擾的抑制作用在于接收機(jī)對信號解擴(kuò)的同時，對干擾信號進(jìn)行擴(kuò)頻。這大大降低了干擾信號的功率譜密度。擴(kuò)頻后的干擾和載波相乘、積分大大消弱了其對信號的干擾。 抗多徑干擾和 RAKE接收機(jī) 在 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，利用 PN序列的尖銳的自相關(guān)特性和很高的碼片速率可以克服多徑傳播造成的干擾。因為，只有與本地相關(guān)器擴(kuò)頻碼同步的這一多徑信號 分量 可以被 解調(diào) ， 而抑制了其他不同步的多徑分量的干擾。也就是在混疊的多徑信號中，可以單獨分離出與本地擴(kuò)頻碼同步的多徑分量。 抗多徑干擾和 RAKE接收機(jī) 多徑傳輸給信號的接收造成干擾，利用擴(kuò)頻碼的良好自相關(guān)特性，可以很好地抑制干擾，特別是多徑時延大于擴(kuò)頻碼的碼片的時候。這些先后到達(dá)接收機(jī)的信號都攜帶相同的信息，都具有能量。RAKE接收機(jī)就是給接收到的多徑信號的每一個分量經(jīng)適當(dāng)時延后再輸出端對齊，然后按照某種方法合并以增加信號的能量改善信噪比。 跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 所謂 跳頻擴(kuò)頻就是使窄帶數(shù)字已調(diào)信號載波頻率再一個很寬的頻率范圍內(nèi)隨時間跳變，跳變的規(guī)律稱為跳頻圖案 。 跳 頻信號的數(shù)字調(diào)制方式，一般采用 FSK方式。 跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 和直擴(kuò)系統(tǒng)不同，調(diào)頻系統(tǒng)沒有分散窄帶干擾信號功率譜密度的能力，而是利用調(diào)頻序列的隨機(jī)性和大量的頻率點，使得它和干擾信號的娥頻率發(fā)生沖突的概率大大減小，即跳頻是靠躲避干擾來獲得抗干擾的能力。 跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng) GSM系統(tǒng)在業(yè)務(wù)量大干擾大的情況下常常采用跳頻。跳頻起著頻率分集的作用。 GSM采用每幀改變頻率的方法，這屬于慢跳頻。 GSM系統(tǒng)允許使用 64中不同的跳頻序列。 多天線技術(shù) MIMO技術(shù)是在發(fā)送端和接收端均采用多根天線易增強(qiáng)系統(tǒng)的抗噪聲性能。 MIMO信道被 換為 r個相互獨立的子信道的疊加，因此它的信道容量也可以由獨立自信道的信道容量疊加得到。 研究表明，隨著天線間相關(guān)性的增強(qiáng)， MIMO的信道容量是逐漸降低的。 多天線技術(shù) ?根據(jù)各根天線上發(fā)送信息的差別， MIMO可以分為發(fā)射分集技術(shù)和空間復(fù)用技術(shù)。 ? 發(fā)射分集技術(shù)指的是在不同的天線上發(fā)射包含同樣信息的信號，達(dá)到空間分集的效果，從而跟分集接收一樣能夠起到抗衰落的作用。 ? 空間復(fù)用技術(shù)在不同的天線上發(fā)射不同的信息，獲得空間復(fù)用增益，從而大大提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。 空時編碼 空時編碼是無線通信的一種新的編碼和信號處理技術(shù)，它使用多個發(fā)射和接收天線進(jìn)行信息的發(fā)射與接收，可以大大改善無線通信系統(tǒng)的可靠性。空時編碼在不同天線發(fā)射信號之間引入時域和空域相關(guān)，使得在接收端可以進(jìn)行分集接收。 空時分組碼（ STBC） 空 時分組碼是通過采用兩個發(fā)射天線和一個接收天線的系統(tǒng)得到采用一個發(fā)射天線兩個接收天線系統(tǒng)同樣的分集增益。雖然分組碼提供了發(fā)射分集增益，但并沒有提供相關(guān)的編碼增益 。 一般 情況下，空時分組碼提供分集增益，而使用外信道編碼提供編碼增益。 空時格碼（ STTC） 空 時格碼的編碼過程將調(diào)制、編碼以及收發(fā)分集聯(lián)合優(yōu)化，采用格型圖編碼，其某個時刻天線上所發(fā)射的符號是由當(dāng)前輸入符號的編碼器的狀態(tài)決定的 。 空 時格碼比空時分組碼有更好的性能，編譯碼的復(fù)雜度也高。 分層空時碼（ LST） 分層空時碼描述了空時多維信號的發(fā)送結(jié)構(gòu)，并且還可以和不同的編碼方式級聯(lián)。最著名的是垂直結(jié)構(gòu)的空時碼，它將信源數(shù)據(jù)先分為多個子數(shù)據(jù)