【文章內(nèi)容簡介】 寬以提高頻譜利用率，并且?guī)廨椛湟?，以減小對鄰近波道的干擾。 39 調(diào)制和擴頻技術 — 調(diào)制（二） ? 所謂線性數(shù)字調(diào)制技術，是傳輸信號的幅度隨調(diào)制數(shù)字信號的變化而變化。線性調(diào)制技術帶寬效率高，所以非常適合與于在有限頻帶內(nèi)要求容納用戶多的無線通信系統(tǒng)。但它在傳輸中必須使用效率低的 線性功率放大器 ，否則會造成嚴重的 相鄰信道干擾 。 ? 線性數(shù)字調(diào)制方式有： ? 二進制相移鍵控 BPSK ? 差分相移鍵控 DPSK ? 四相相移鍵控 QPSK WCDMA cdma2022 TDSCDMA 調(diào)制方式 (前向 /反向 ) QPSK/BPSK QPSK/BPSK QPSK/8PSK 3G主流技術的調(diào)制方式 40 調(diào)制和擴頻技術 — 調(diào)制（三） ? 未來的移動通信系統(tǒng)的一個標志是提供極大的系統(tǒng)容量，而無線資源是非常有限的，這就需要研究使帶寬效率和功率效率都高的新的調(diào)制方式，自適應信道編碼調(diào)制就是為了這個目的，是目前移動通信領域的熱門課題之一。 ? 自適應調(diào)制是指隨著無線信道衰落的快慢自行調(diào)整調(diào)制信號的電平即在快衰落時，瞬時比特率 Bit Error Rate(BER)近似不變，而減少數(shù)據(jù)速率；在慢衰落時，增加數(shù)據(jù)速率。 ? 自適應調(diào)制方式有雙向和單向兩種： ? 雙向自適應方式是允許接收端和發(fā)射端的各種傳輸狀態(tài)都變化。如傳播環(huán)境的改變、數(shù)據(jù)速率和要求的傳輸質(zhì)量的改變都可以通過反饋自適應地改變調(diào)制方式； ? 單向自適應方式是只允許發(fā)射端根據(jù)要傳輸業(yè)務的狀態(tài)（速率、服務質(zhì)量等）自適應地改變調(diào)制方式。這種方式接收端可比較簡單而又能 提供最合適的有效傳輸系統(tǒng)。 41 調(diào)制和擴頻技術 — 調(diào)制（四） ? 在 3G乃至未來的移動系統(tǒng)需要提供越來越高速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務，如果采用上述的自適應調(diào)制方式需要增加星座圖上信號點的數(shù)量，會造成系統(tǒng) BER性能的下降。為此提出了自適應信道編碼調(diào)制，它是將信道編碼技術和數(shù)字調(diào)制技術結合起來，以提供更好的系統(tǒng)性能。 ?網(wǎng)格（ Trellis）編碼加上自適應調(diào)制可以將編碼效益提高 5dB左右。 ?最近提出的將 Turbo編碼與自適應調(diào)制相結合的自適應 Turbo編碼調(diào)制方法，比傳統(tǒng)的 Turbo編碼調(diào)制的增益高 3dB。 42 調(diào)制和擴頻技術 — 擴頻（一） ? 為了克服用戶之間的相互干擾（多址干擾）， CDMA系統(tǒng)采用了擴頻技術，其含義是將信號在一個較寬的頻帶上進行擴展。系統(tǒng)分配給每個用戶一個碼序列，這個碼序列的比特率遠遠高于用戶要傳送的信息的比特率。用戶傳送的信號被除數(shù)這個碼序列調(diào)制在接收端，接收機尋找到應的碼序列。一旦從其它信號（以噪聲的形式出現(xiàn)）中分離出相應的碼序列，就可以撮出該用戶發(fā)送的信號。 ? 擴頻是一項成熟的調(diào)制技術，它在傳輸信息過程中所使用的帶寬比實際要傳輸?shù)男畔⒌膸捀鼘挕? 43 調(diào)制和擴頻技術 — 擴頻（二） ? 擴頻技術的主要優(yōu)點： ?抗天線干擾和阻塞。 ?降低被別人來意偵聽的概率。 ?抗來自多徑傳播信號分支的信號干擾。 ?通過復用提供多址接入功能。 ?支持兩點之間的區(qū)域測量或距離測量。 ?可利用分集技術，包括多徑分集、頻分和時分技術。 ?任意時間都可以接入系統(tǒng) 在系統(tǒng)可接收的干擾范圍內(nèi)不用等待空閑信道就可直接接入系統(tǒng)。 44 調(diào)制和擴頻技術 — 擴頻（三） ? 按照擴展頻譜方式的不同，系統(tǒng)擴頻通信可分為： ? 直接序列（ DS）擴頻 ? 跳頻（ FH）擴頻 ? 跳時（ TH）擴頻 ? 線性調(diào)頻（ CHIRP）擴頻 ? 混合方式擴頻 ? 碼分多址（ CDMA）就是使用直接序列擴頻技術的一種多址方式，又稱之為擴頻多址（ SSMA）。 45 調(diào)制和擴頻技術 — 擴頻（四） ? 直接序列擴頻 (DSSS)：就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發(fā)端擴展信號的頻譜。而在收端用相同的擴頻碼序列進行解擴把展寬的信號還原成原始的信號。 ? 主要原理：假定無線信號從基站向移動臺發(fā)射。在基站端，發(fā)射信號通過寬帶擴頻信號以速率 R進行傳輸，產(chǎn)生帶寬 W的擴頻信號。在移動臺中，接收信號通過同一擴頻使信號成倍增加。如果在移動臺本地產(chǎn)生的擴頻信號與擴頻碼 /擴頻信號同步，結果產(chǎn)生的信號實際上是原始信號再加上一些偽高頻信號，這些信號不是原始信息的組成部分，因此它們很容易被過濾掉。另一方面，如果移動臺出現(xiàn)任何干擾信號，擴頻信號將對它進行擴頻，就和在基站的原始信號的處理方式一樣，把它擴展到擴頻信號的帶寬中去。 46 調(diào)制和擴頻技術 — 擴頻（五） 干擾信號 Filter 擴頻信號 擴頻信號 數(shù)據(jù)信號速率 R 擴頻信號帶寬為 W 帶寬為 R 接收的數(shù)據(jù)信號 ? 基本 DS擴頻技術框圖： 47 調(diào)制和擴頻技術 — 擴頻（六） ? 跳頻擴頻 (FHSS)：所謂跳頻就是通信收發(fā)雙方同步用擴頻碼序列頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷跳變。跳頻系統(tǒng)有幾十個甚至上千個頻率由所傳信息與擴頻碼的組合去進行選擇控制，不斷跳變。其抗多徑的原理是：若發(fā)射的信號載波頻率為 f0，當存在多徑傳播環(huán)境時，因多徑延遲的不同，信號到達接收端的時間有先有后。若接收器在收到最先到達的信號之后立即將載波頻率跳變到另一頻率 f1上，則可避開由于多徑延遲對接收信號的干擾。要求跳頻信號駐留時間小于多徑延遲時間差，即跳頻速率足夠快。 48 調(diào)制和擴頻技術 — 擴頻（七） 跳頻擴頻與直接序列擴頻 49 分集接收技術（一） ? 移動通信信道是一種多徑衰落信道，分集接收技術就是分別接收每一路的信號進行解調(diào)，再疊加輸出以增強接收效果，這時多徑信號變成一個可供利用的有利因素。系統(tǒng)內(nèi)的分集越多，在困難傳輸環(huán)境中的性能越好。 ? 分集有兩重含義： ? 一是分散傳輸 ， 使接收端能獲得多個統(tǒng)計獨立的 、 攜帶同一信息的衰落信號； ? 二是集中處理 ， 接收器把收到的多個統(tǒng)計獨立的衰落信號進行合并 ， 以降低衰落的影響 。 ? 分集主要包括：時間分集 、 頻率分集 、 空間 （ 路徑 ） 分集 。 凡是能夠提高傳輸符號速率 ， 使所需的糾錯程序生效的數(shù)字式系統(tǒng) ， 都可以實行時間分集 。 但只有 CDMA系統(tǒng)能夠輕易地實現(xiàn)其他的分集方法 。 50 分集接收技術（二） ? 依信號的傳輸方式分為： ? 顯分集：顯分集最通用的分集技術是空間分集 ， 即幾個天線被分隔開來 ， 并被連到一個公共的接收系統(tǒng)中 。 接收器選擇接收到的最佳信號作為輸入 。 其他顯分集技術包括天線極化分集 、 頻率分集和時間分集等 。 ? 隱分集：隱分集主要是指把分集作用隱蔽于傳輸信號之中（ 如交織編碼 、 直接序列擴頻技術等 ） ， 在接收端利用信號處理技術實現(xiàn)分集 。 隱分集只需一副天線來接收信號 。例如 ， CDMA系統(tǒng)通常使用 RAKE接收器 ， 它能夠通過分集來改善鏈路性能 。 51 分集接收技術（三） ? 依分集的目的可分為 ?宏分集：宏分集也稱為多基站分集 ， 主要用于蜂窩移動通信系統(tǒng)中 ， 用于減少慢衰落的影響 。 即把多個基站設備在不同的地理位置上和在不同方向上 ， 同時和小區(qū)內(nèi)的一個移動臺進行通信 ， 接收器可選擇其中一個信號最好的基站進行通信 。 ?微分集：微分集主要用于減少快衰落 ， 依獲得方法不同可分為空間分集 、 頻率分集 、 極化分集 、 場分集 、角度分集和時間分集等 。 52 分集接收技術（四） ? 分集的接收合并方式主要有： ?選擇性合并：在多支路 （ 子信道 ） 接收信號中 ，選擇信噪比最高的支路的信號作為輸出信號 。 ?最大比合并：每一支路都有一個加權 （ 放大器增益 ） ， 依各支路信噪比來分配權重 ， 信噪比大的支路權重大 ， 信噪比小的支路權重小 。 ?等增益合并：當最大比合并中的加權系數(shù)為 1時 ，就是等增益合并 。 ? 性能比較：最大比合并 等增益合并 選擇性合并 53 分集接收技術（五） 同步捕獲 /跟蹤 路徑選擇 RAKE 支路 1 RAKE 支路 2 RAKE 支路 M …… r（ t） zout Z1 Z2 Zm a1 a2 am …… 相位控制 ? 多徑分集的 RAKE接收技術原理框圖 : 54 分集接收技術（六） ? 由于信道中快速衰落和噪聲的影響，實際接收的各徑的相位與原來發(fā)射信號的相位有很大的變化，因此在合并以前要按照信道估計的結果進行相位的旋轉，實際的CDMA系統(tǒng)中的信道估計是根據(jù)發(fā)射信號中攜帶的導頻符號完成的。根據(jù)發(fā)射信號中是否攜帶有連續(xù)導頻，可以分別采用基于連續(xù)導頻的相位預測和基于判決反饋技術的相位預測方法。 ? 下圖為一個 RAKE接收機，它是專為 CDMA系統(tǒng)設計的經(jīng)典的分集接收器。 55 分集接收技術（七） Q 56 分集接收技術（八） ?當傳播時延超過一個碼片周期時，多徑信號實際上可看作是互不相關的。帶 DLL的相關器是一個遲早門的鎖相環(huán)。它由兩個早和晚相關器組成，和解調(diào)相關器分別相差 177。 1/2（或 1/4）個碼片。遲早門的相關結果相減可以用于調(diào)整碼相位。延遲環(huán)路的性能取決于環(huán)路帶寬。 ?延遲估計的作用是通過匹配濾波器獲取不同時間延遲位置上的信號能量分布，識別具有較大能量的多徑位置，并將它們的時間量分配到 RAKE接收機的不同接收徑上。匹配濾波器的測量精度可以達到1/4~1/2碼片，而 RAKE接收機的不同接收徑的間隔是一個碼片。實際實現(xiàn)中，如果延遲估計的更新速度很快（比如幾十 ms一次），就可以無須遲早門的鎖相環(huán)。 57 信道均衡技術 ? 均衡是指對信道特性的均衡，即接收端的均衡器產(chǎn)生與信道相反的特性用來抵消信道的時變多徑傳播特性引起的 碼間干擾 。也即通過均衡器消除信道的頻率和時間的選擇性。 ? 自適應均衡：無線信道是時變的，具有未知性和多變性，要求均衡器的特性能夠自動適應信道的變化而均衡。 ? 均衡技術基本分為兩類 — 線性與非線性均衡。在數(shù)字移動通信中通常不用線性均衡器，而在惡劣的多徑信道中非線性均衡器有良好的性能，被廣泛采用。 58 編譯碼技術 ? 信道編譯碼主要是降低信號傳播功率和解決信號在無線傳播環(huán)境中不可避免的衰落問題。分為差錯控制編碼和糾錯控制編碼。