【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(gè)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(lái)。 但是如果子載波的間隔等于并行碼元長(zhǎng)度的倒數(shù)和使用相干檢測(cè)，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(dòng)通信概述 ?移動(dòng)通信電波傳播與傳播預(yù)測(cè)模型 ?移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng) ?第 三代移動(dòng)通系統(tǒng)及其增強(qiáng)技術(shù) ?移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 分集技術(shù) 在移動(dòng)環(huán)境中，通過不同途徑所接收到的多個(gè)信號(hào)其衰落情況時(shí)不同的、衰落獨(dú)立的。綜合利用各信號(hào)分量就有可能明顯地改善接收信號(hào)的質(zhì)量，這就是分集接收的基本思想。 分集接收的代價(jià)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(dòng)通信。 分集技術(shù) ?移動(dòng)無(wú)線信號(hào)的衰落包括了兩個(gè)方面： ? 一個(gè)來(lái)自因地形地物造成的陰影衰落，它使接收的信號(hào)平均功率再一個(gè)比較長(zhǎng)的空間（或時(shí)間）區(qū)間內(nèi)發(fā)生波動(dòng)，這是一種宏觀的信號(hào)衰落； ? 多徑傳播使得再一個(gè)短距離上（或一段時(shí)間內(nèi)）信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生急劇的變化（但信號(hào)的平均功率不變），這是一種微觀衰落。 分集技術(shù) ?針對(duì)這兩種不同的衰落，常用的分級(jí)技術(shù)分為 ? 宏觀分集 ； ? 微觀分集。 分集技術(shù) ?分集技術(shù)對(duì)信號(hào)的處理包含兩個(gè)過程 ： ? 獲得 M個(gè)相互獨(dú)立的多徑信號(hào)分量 ； ? 對(duì) 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(hào)衰落，可以在兩個(gè)不同的地點(diǎn)設(shè)臵兩個(gè)基站。這兩個(gè)基站可以同時(shí)接收移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)。由于這兩個(gè)基站接收天線相距甚遠(yuǎn)，所接收到的信號(hào)的衰落是相互獨(dú)立、互不相關(guān)的。 用這樣的方法我們獲得兩個(gè)衰落獨(dú)立、攜帶同一信息的信號(hào)。 宏觀分集 宏觀分集所設(shè)臵的基站數(shù)可以不止一個(gè)，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(gè)局部地區(qū)（一個(gè)短距離上）接收移動(dòng)無(wú)線信號(hào)，信號(hào)衰落所呈現(xiàn)的獨(dú)立性是多方面的，如時(shí)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(diǎn)采用相應(yīng)的方法可以得到來(lái)自同一發(fā)射機(jī)的衰落獨(dú)立的多個(gè)信號(hào)，這就有多種不同的微觀分集技術(shù) ： ? 時(shí)間分集 ? 頻率分集 ? 空間分集 時(shí)間分集 在移動(dòng)環(huán)境中，信道的特性隨時(shí)間變化。當(dāng)移動(dòng)的時(shí)間足夠長(zhǎng)（或移動(dòng)的距離足夠大） ， 大于信道的相關(guān)時(shí)間，則這兩個(gè)時(shí)刻（或地點(diǎn)）無(wú)線信道衰落特性是不同的，可以認(rèn)為是獨(dú)立的。 時(shí)間分集 時(shí)間分集在不同的時(shí)間段發(fā)送同一信息，接收端則在不同的時(shí)間段接收這些衰落獨(dú)立的信號(hào)。若信號(hào)發(fā)送 M次，則接收機(jī)重復(fù)使用以接收 M個(gè)衰落獨(dú)立的信號(hào)，此時(shí)成系統(tǒng)為 M重時(shí)間分集系統(tǒng)。 值的注意的是，當(dāng)移動(dòng)速度為零時(shí)，想干事件為無(wú)窮大，時(shí)間分集不起作用。 頻率分集 在無(wú)線信道中，若兩個(gè)載波的間隔大于信道的想干帶寬，則這兩個(gè)載波信號(hào)的衰落是相互獨(dú)立的 。 為了 獲得多個(gè)頻率分集信號(hào)，直接在多個(gè)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(shí)際的應(yīng)用中，一種實(shí)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(hào)在頻率快速改變的多個(gè)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(dòng)通信系統(tǒng)。數(shù)字蜂窩移動(dòng)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(hào)的質(zhì)量。 空間分集 由于多徑傳播的結(jié)果，在移動(dòng)信道中不同的地點(diǎn)信號(hào)的衰落情況是不同的。在相隔足夠大的距離上，信號(hào)的衰落是相互獨(dú)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(lái)自同一發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)認(rèn)為是不相關(guān)的。 這種分集方式 稱 為天線分集。 分級(jí)的合并方式及性能 分集在獲得多個(gè)衰落獨(dú)立的信號(hào)后，需要對(duì)它們進(jìn)行合并處理。信號(hào)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(jí)改善因子或分集增益來(lái)描述，也可以用中斷概率來(lái)描述。 選擇合并 這是所有合并方法中最簡(jiǎn)單的一種 。 在 所接收的多路信號(hào)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(gè)支路信號(hào)加權(quán)后合并 。 在 信號(hào)合并前對(duì)各路載波相位進(jìn)行調(diào)整并使之同相，然后相加。每一個(gè)支路的加權(quán)系數(shù)和該支路信號(hào)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(shí)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(shí)現(xiàn)起來(lái)要容易得多。等增益合并器的各個(gè)加權(quán)系數(shù)均為 1。 合并 性能分析 ?接收信號(hào)信噪比的改善隨著分集重?cái)?shù)的增加而 增加 。 ? 在 M=2~3時(shí)，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(shí)際的分集重?cái)?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(gè)長(zhǎng)度為 k的信息矢量，通過一個(gè)線性變換，輸出一個(gè)長(zhǎng)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(gè)錯(cuò)誤的線性碼。由于他的編碼簡(jiǎn)單，在通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)有廣泛的應(yīng)用。 ? 2）如果 (n,k)線性分組碼的每個(gè)碼字經(jīng)過任意循環(huán)移位后仍然是一個(gè)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(cè)，在實(shí)際應(yīng)用中許多用于誤碼檢測(cè)的碼都屬于循環(huán)碼。 分組碼 ?分組碼在移動(dòng)通信中的應(yīng)用例子 ? 在 CDMA蜂窩移動(dòng)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?cái)嘌h(huán)碼。 卷積碼 卷積碼編碼器對(duì)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(gè)編碼符號(hào)。但輸出分支碼字的每個(gè)碼元不僅和此時(shí)可輸入的 k個(gè)信息有關(guān)，也和前 m個(gè)連續(xù)時(shí)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(zhǎng)度 K=9的編碼器。 Turbo碼 Turbo碼又稱并行級(jí)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(lái)逼近最大似然譯碼。第三代移動(dòng)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(shí)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(shí)間響應(yīng)考慮，這種技術(shù)就稱為時(shí)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(wú)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?yàn)V波器。由于實(shí)際信道參數(shù)是隨時(shí)間變化的，均衡器的系數(shù)必須隨時(shí)調(diào)整。線性均衡器一般用在信道失真不大的場(chǎng)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(dòng)通信系統(tǒng)中，尤其是 在 移動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行通信，所使用的信道其傳輸特性每時(shí)每刻都在發(fā)生變化，而且傳輸特性十分不理想。因此實(shí)際的傳輸系統(tǒng)要求均衡器能夠基于對(duì)信道特性的測(cè)量隨時(shí)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(duì)信道特性進(jìn)行測(cè)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(shí)分多址的無(wú)線系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)常是以固定實(shí)習(xí)長(zhǎng)度定時(shí)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(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)了不同的訓(xùn)練序列分別用于不同的邏輯信道的時(shí)隙。 擴(kuò)頻通信 擴(kuò)頻通信最突出的優(yōu)點(diǎn)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(lái)由于它的高的頻譜效率帶來(lái)的高經(jīng)濟(jì)效益而被應(yīng)用到民用通信上來(lái)。 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(jì)特性，但和真正的隨機(jī)信號(hào)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(zhǎng)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(hào)帶寬的一個(gè)方法使用一個(gè) 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(hào)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(hào)還原為原始的窄帶信號(hào)。 擴(kuò)頻通信原理 擴(kuò)頻后的信號(hào)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(wú)關(guān)，和一般的正弦載波信號(hào)一樣，不影響信息傳輸?shù)耐该餍?。擴(kuò)頻碼序列僅是起擴(kuò)展信號(hào)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(hào)的一種重要特點(diǎn)就是抗窄帶干擾的能力。擴(kuò)頻信號(hào)對(duì)窄帶干擾的抑制作用在于接收機(jī)對(duì)信號(hào)解擴(kuò)的同時(shí)，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻。這大大降低了干擾信號(hào)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(duì)信號(hào)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?yàn)?，只有與本地相關(guān)器擴(kuò)頻碼同步的這一多徑信號(hào) 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(hào)中，可以單獨(dú)分離出與本地?cái)U(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(hào)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(shí)延大于擴(kuò)頻碼的碼片的時(shí)候。這些先后到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)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(hào)的每一個(gè)分量經(jīng)適當(dāng)時(shí)延后再輸出端對(duì)齊，然后按照某種方法合并以增加信號(hào)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(hào)載波頻率再一個(gè)很寬的頻率范圍內(nèi)隨時(shí)間跳變，跳變的規(guī)律稱為跳頻圖案 。 跳 頻信號(hào)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(hào)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(diǎn)，使得它和干擾信號(hào)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(lái)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(gè)相互獨(dú)立的子信道的疊加，因此它的信道容量也可以由獨(dú)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(hào)，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(shí)編碼 空時(shí)編碼是無(wú)線通信的一種新的編碼和信號(hào)處理技術(shù)，它使用多個(gè)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(wú)線通信系統(tǒng)的可靠性。空時(shí)編碼在不同天線發(fā)射信號(hào)之間引入時(shí)域和空域相關(guān)，使得在接收端可以進(jìn)行分集接收。 空時(shí)分組碼（ STBC） 空 時(shí)分組碼是通過采用兩個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)接收天線的系統(tǒng)得到采用一個(gè)發(fā)射天線兩個(gè)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(shí)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(shí)格碼（ STTC） 空 時(shí)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(gè)時(shí)刻天線上所發(fā)射的符號(hào)是由當(dāng)前輸入符號(hào)的編碼器的狀態(tài)決定的 。 空 時(shí)格碼比空時(shí)分組碼有更好的性能，編譯碼的復(fù)雜度也高。 分層空時(shí)碼（ LST） 分層空時(shí)碼描述了空時(shí)多維信號(hào)的發(fā)送結(jié)構(gòu)，并且還可以和不同的編碼方式級(jí)聯(lián)。最著名的是垂直結(jié)構(gòu)的空時(shí)碼，它將信源數(shù)據(jù)先分為多個(gè)子數(shù)據(jù)