【正文】 接收端收到的與發(fā)送端相同極化的信號功率電平和收到的交叉極化電平的差值。 第 3章 144 ：接收端某波道接收的與發(fā)送端相同極化的信號功率； ：接收端某波道接收的交叉極化干擾信號功率 XPD越大，表示一種極化經(jīng)過傳輸轉化成正交極化狀態(tài)的能量越小。 XPPX P D lg10?XPP第 3章 145 使系統(tǒng)原有的衰落儲備值下降 這里所指的衰落儲備值下降，往往指數(shù)字微波的有效衰落儲備。數(shù)字微波通信系統(tǒng)經(jīng)常用到有效衰落儲備的概念：它表示與自由空間傳播條件相比，當考慮頻率選擇性衰落時，為了在不超過門限誤碼率時系統(tǒng)仍能工作，所必須留有的電平余量。 因為在頻率選擇性衰落條件下，有時候衰落并不深，但誤碼率卻可能上升很快，甚至超過門限誤碼率導致通信中斷。 第 3章 146 對抗頻率選擇性衰落，僅靠增加平坦衰落儲備，系統(tǒng)性能的改善及其有限，解決的辦法是采用分集技術、自適應均衡等技術，以改善系統(tǒng)的抗頻率選擇性衰落能力。 第 3章 147 第三章 微波傳播 ? 微波在自由空間的傳播 ? 微波傳播的描述方法 ? 地形對電波傳輸?shù)挠绊? ? 大氣對微波傳播的影響 ? 大氣與地面效應造成的衰落特性 ? 抗衰落技術 第 3章 148 抗衰落技術 對抗衰落的技術措施可以從兩個方面去考慮：一個方面是對正在準備建設的微波電路的考慮，另一個方面是對已建成微波電路的衰落嚴重接力段的考慮。 第 3章 149 常用方式 ?減少通信距離；增加發(fā)送功率；調整天線高度；選擇合適路由；波道變換 ?在移動通信中采用微蜂窩、直放站； ?采用分集技術、均衡技術、瑞克技術、糾錯技術等。 第 3章 150 技術 分集就是指 通過兩條或兩條以上途徑（例如空間途徑）傳輸同一信息，以減輕衰落影響的一種技術措施 。 基本思想 ：分散得到幾個 統(tǒng)計獨立 的信號并集中這些信號，多路信號同時發(fā)生深衰落的可能性非常小，那么經(jīng)適當?shù)暮喜⒑髽嫵煽偟慕邮招盘?，就能使系統(tǒng)的性能大為改善。 第 3章 151 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)計獨立性進行合并，從而實現(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、不同的時間。 其次要以某種方法進行合成。 第 3章 152 分集技術包括分集發(fā)送和分集接收技術。分集接收技術的效果，取決于接收信號的衰落相關程度。接收信號的衰落相關系數(shù)越小，則分集接收的效果越好。 第 3章 153 分集改善效果指采用分集技術與不采用分集技術兩者相比，對減輕深衰落影響所得到的效果（好處），常用的標稱改善效果，有分集增益和分集改善度。 分集增益是指同一個時間累積時間百分比內(nèi)（較長時間內(nèi)），分集接收與單一接收時的平均收信電平差。 第 3章 154 分集改善度是指在某一相對的收信電平時，單一接收與分集接收的衰落累積時間百分比之比。例如當收信電平低于自由空間傳播電平 20dB時，單一接收和分集接收這同一收信電平，其衰落的累積時間百分比分別為 1%和 %，兩者的比值為 100，即分集改善度為 100。 第 3章 155 第 3章 156 分集方式 ?空間分集 ：不同天線的接收信號相互獨立 ?極化分集 ： 水平極化和垂直極化 的信號相互獨立； ?頻率分集 ：不同頻率 的 接收信號相互獨立； ?時間分集 ： 不同時間的接收信號相互獨立。 ?站址分集：在不同的站址接收相同的信息。 ?角度分集：在不同的角度接收相同的信息。 第 3章 157 空間分集 ： 空間分集分為空間分集發(fā)送和空間分集接收兩個系統(tǒng) 垂直空間分集（最常用）； 水平空間分集； 分集天線距離有一定要求。距離太小，兩信號間相關性過大，達不到較好的接收效果；距離太大，增加成本太多。 第 3章 158 第 3章 159 頻率分集 ： 頻率分集是采用兩個或兩個以上具有一定頻率間隔的微波頻率同時發(fā)送和接收同一信息，然后進行合成或選擇，以減輕衰落影響，這種工作方式叫做頻率分集 ，利用電磁波在不同頻率下的不同行程來減少或消除影響。這種方法效率較好，且只需一副天線，但在頻率十分緊張的無線頻段，頻率的使用效率就顯得不太高了。 分為同頻段分集和跨頻段分集。一般來說頻差越大，效果越好。 第 3章 160 極化分集 ：具體來講 , 在發(fā)射端的同一地點分別裝上垂直極化天線和水平極化天線 , 在接收端的同一位置也分別裝上垂直極化天線和水平極化天線 , 就可得到兩路衰落特性不相關的信號。 極化分集實際上是空間分集的特殊情況 —— 分集支路只有兩路且相互正交。 第 3章 161 時間分集 ：使同一信號在不同的時間區(qū)間多次重發(fā)只要各次發(fā)送的時間間隔足夠大，接收機將重復收到的同一信號進行合并，就能減小衰落的影響。 瑞克接收：對時間上擴散的信號進行分集，盡可能多的獲取信號能量；對多徑信號進行分離，根據(jù)信道估計的結果來進行多徑信號合并。 交織技術： 在無線通信中由于發(fā)生深衰落或遇到突發(fā)干擾，誤碼的分布就不是平穩(wěn)、純隨機的，而是存在隨機誤碼和突發(fā)誤碼。采用交織可以減少突發(fā)誤碼的影響。 第 3章 162 分集接收信號的處理方式 選擇 式 合成： 選擇最好的支路作為輸出，其它支路丟棄 。 同相合成：（最大功率合成） 調整各個支路接收信號的相位，使之同相，然后進行等增益相加 。 最小振幅偏差合成： 調整各個支路次徑（干涉波）的相位及幅度，使之反相抵銷 。 最大比合 成： 調整各個支路的相位，使之同相，然后按照各個支路的信噪比數(shù)值進行加權相加 。 第 3章 163 ?最小振幅偏差合成分集接收 如圖 330所示為最小振幅偏差合成分集接收的原理方框圖。 如圖 331所示的為最小振幅偏差合成與同相合成在改善帶內(nèi)失真方面的性能比較，合成過程中的直射波、干涉波和合成波均用矢量表示。 第 3章 164 圖 330 最小振幅偏差合成分集接收的原理方框圖 第 3章 165 圖 331 同相與最小振幅偏差合成性能比較 第 3章 166 ?3. 這種分集接收方式是把上、下兩天線接收的信號分別經(jīng)過各自的接收機，變成中頻信號并解調成基帶信號后，由分集開關盤進行選擇倒換， ?4. 在數(shù)字微波通信系統(tǒng)中，不管采用哪一種空間分集接收方式，都會使系統(tǒng)的有效衰落儲備增加，即抗頻率選擇性衰落的能力增強，還能不同 第 3章 167 自適應均衡技術 高性能的數(shù)字微波信道把空間分集和自適應均衡配合使用。 所謂 均衡就是接收端的均衡器產(chǎn)生與信道特性相反的特性，用來抵消信道的時變多徑傳播特性引起的干擾 。即通過均衡器消除時間和信道的選擇性。它用于解決符號間干擾的問題，適用于信號不可分離多徑的條件下，且時延擴展遠大于符號的寬度?？煞譃闀r域均衡和頻域均衡兩種。 第 3章 168 頻域均衡 指的是總的傳輸函數(shù)滿足無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件，即校正幅度特性和群時延特性 。 時域均衡 是使總沖擊響應滿足無碼間干擾的條件 ，數(shù)字通信多采用時域均衡，而模擬通信則多采用頻域均衡。 第 3章 169 頻域 均衡器 在模擬微波通信系統(tǒng)中，為了改善信道的群時延和微分增益特性，也使用了均衡器，但是該均衡器僅作靜態(tài)特性的補償。 均衡器頻域表達： 信道 時域響應 f(t)， 均衡器時域響應 heq(t)， 希望均衡后的信道響應為： g(t)=f*(t)?heq(t)= ?(t) 就有： Heq(f)F*(f)=1 Heq(f)為均衡器頻域響應， F(f)為信道頻域響應。 第 3章 170 均衡器是傳輸信道的 逆濾波器； 由于傳輸信道的時變性，均衡器必需是參數(shù)可變的自適應均衡器； 均衡器的效果是補償信道的 頻率選擇性，使衰落趨于平坦、相位趨于線性。均衡器不能抵銷平衰落。 第 3章 171 圖 335 中頻可變調諧的自適應均衡器 第 3章 172 頻域均衡特點 信號頻譜 多徑衰落 斜率均衡 均衡后頻譜 頻域均衡只能均衡信號的幅頻特性， 不能均衡相位頻譜特性，但是電路簡單 第 3章 173 ….. ….. Cn?C0 Cn?Ts?2Ts Ts ?2Ts ?TsTs均衡前 均衡后 時域均衡直接抵消碼間干擾 ,方案很多 T T T 2. 時域均衡 第 3章 174 時域均衡器： 線性均衡器 橫向濾波器 ； 適用于 衰落深度不是很大的情況。均衡器對深衰落的頻譜及鄰近頻譜產(chǎn)生很大增益，從而增加噪聲。 結構簡單 。 格型均衡器 ；數(shù)值穩(wěn)定性好；收斂速度快。 第 3章 175 時域均衡器： 非線性均衡器 適 用于深度衰落很大的情況。但算法相對復雜，且穩(wěn)定性差和收斂時間長。 ?判決反饋均衡器（ DFE）； ?最大似然符號檢測（ ML）； ?最大似然序列檢測（ MLSE）。 第 3章 176 均衡器算法 性能 算法性能參數(shù)： 收斂速度：算法進入穩(wěn)定的迭代次數(shù)，即收斂時間； 失調：濾波器均方差與最優(yōu)的最小均方差的差距； 計算復雜度：完成迭代的 運算次數(shù)； 數(shù)值特性：算法用數(shù)字邏輯實現(xiàn)時，由于計算引起的誤差 ， 影響算法穩(wěn)定性。 第 3章 177 均衡器算法 分類 迫零算法； 最小均方算法； 遞歸最小二乘算法； 其它算法。 第 3章 178 智能天線 智能天線是具有測向和波束成形能力的天線陣列，通過一組帶有可編程電子相位關系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時獲取發(fā)送和接收站之間各個鏈路的方向特性。 第 3章 179 智能天線的原理是將無線電的信號導向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向DOA(Direction of Arrinal)，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。同時，智能天線技術利用各個用戶間信號空間特征的差異，通過陣列天線技術在同一信道上接收和發(fā)射多個用戶信號而不發(fā)生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號的傳輸更為有效。 第 3章 180 智能天線是一個天線陣列，如圖 339所示。它由 N個天線單元組成。每個天線單元有 M套加權器，可以形成 M個不同方向的波束，用戶數(shù) M可以大于天線單元數(shù) N。 第 3章 181 根據(jù)采用的天線方向圖形狀，可以分為兩類： 第 3章 182 自適應方向圖智能天線 它采用自適應算法，其方向圖與變形蟲相似，沒有固定的形狀，隨著信號及干擾而變化。它的優(yōu)點是算法較為簡單，可以得到最大的信號干擾比。但是它的動態(tài)響應速度相對較慢。另外，由于波束的零點對頻率和空間位置的變化較為敏感，在頻分雙工系統(tǒng)中上下行的響應不同，因此它不適應于頻分雙工而比較適應時分雙工系統(tǒng)。自適應天線陣著眼于信號環(huán)境的分析與權集實時優(yōu)化上。 第 3章 183 智能天線在空間選擇有用信號，抑制干擾信號，有時我們稱為空間濾波器。雖然這主要是靠天線的方向特性，但它是從信號干擾比的處理增益來分析的，它帶來的好處是避開了天線方向圖分析與綜合的數(shù)學困難，同時建立了信號環(huán)境與處理結果的直接聯(lián)系。自適應天線陣的重要特征是應用信號處理的理論和方法、自動控制的技術，解決天線權集優(yōu)化問題。 第 3章 184 自適應天線自出現(xiàn)以來，已有 30多年。大體上可以分成三個發(fā)展階段：第一個 10年主要集中在自適應波束控制上，第二個 10年主要集中在自適應零點控制上；第三個 10年主要集中在空間譜估計上，諸如最大似然譜估計、最大熵譜估計、特征空間正交譜估計等等。在大規(guī)模集成電路技術發(fā)展的促進下，八十年代以后自適應天線逐步進入應用階段，尤其用在通信對抗。與此同時，自適應信號處理理論與技術也得到了大力發(fā)展與廣泛的應用。 第 3章 185 2. 固定形狀方向圖智能天線 固定形狀方向圖智能天線在工作時，天線方向圖形狀基本不變。它通過測向確定用戶信號的到達方向 (DOA)，然后根據(jù)信號的 DOA選取合適的陣元加權，將方向圖的主瓣指向用戶方向，從而提高用戶的信噪比。固定形狀波束智能天線對于處于非主瓣區(qū)域的干擾，是通過控制低的旁瓣電平來確保抑制的。與自適應智能天線相比，固定形狀波束智能天線無需迭代、響應速度快，而且魯棒性好，但它對天線單元與信道的要求較高。 第 3章 186