移動(dòng)通信系統(tǒng)中的信道特性-資料下載頁(yè)
2025-08-18 16:48本頁(yè)面
【正文】 信道相關(guān)帶寬時(shí)，信號(hào)通過(guò)信道傳輸后各頻率分量的變化具有一致性，則信號(hào)波形不失真，無(wú)碼間串?dāng)_，此時(shí)的衰落為平坦衰落；反之，當(dāng)碼元速率較高，信號(hào)帶寬大于信道相關(guān)帶寬時(shí)，信號(hào)通過(guò)信道傳輸后各頻率分量的變化不一致，將引起波形失真，造成碼間串?dāng)_，此時(shí)的衰落為頻率選擇性衰落 場(chǎng)強(qiáng)的隨機(jī)快速起伏慢速度步行時(shí)的通信和高速車(chē)載時(shí)的不間斷通信等等通信環(huán)境中，接收信號(hào)會(huì)發(fā)生頻率偏移，稱為多普勒頻移。假設(shè)發(fā)射頻率為，對(duì)于到達(dá)接收端的某條徑，若其徑向與移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)方向的夾角為，則多普勒頻移值為，這里，為最大多普勒頻移。此時(shí)，接收頻率不再是，而是。由于移動(dòng)臺(tái)在不停的運(yùn)動(dòng)，夾角在不停的變化，且變化是隨機(jī)的，因而接收信號(hào)的頻率也在隨機(jī)變化，衰落信號(hào)中頻率的這種隨機(jī)變化稱為隨機(jī)調(diào)頻（Random FM）。對(duì)于載頻為的發(fā)射信號(hào)，接收信號(hào)是許多經(jīng)過(guò)多普勒頻移的平面波的合成。設(shè)該場(chǎng)是有N個(gè)平面波合成的，當(dāng)N 時(shí)，接收天線在和角度內(nèi)的輸入功率趨于連續(xù)。在角度上的內(nèi)所有輸入功率表示為.假設(shè)：接收天線在水平面上是定向的，天線增益為小區(qū)基站天線的極化角與移動(dòng)臺(tái)天線的相同則：在角度內(nèi)的接收功率可表示為： 考慮多普勒頻移，當(dāng)?shù)竭_(dá)信號(hào)與移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)方向有一定角度時(shí)，接收的頻率為： 其中?！ ∮捎诮邮展β实膶?duì)角度的微分與功率對(duì)頻率的微分相等，得： = 又當(dāng)時(shí)。故： 這是移動(dòng)臺(tái)接收天線輸出的功率頻譜密度。 四類衰落信道上面我們?cè)敿?xì)討論了多徑傳播產(chǎn)生的時(shí)域擴(kuò)展和頻域擴(kuò)展。無(wú)論時(shí)域或頻域中的擴(kuò)展都意味著彌散，即本來(lái)分開(kāi)的波形或頻譜出現(xiàn)了交疊。出現(xiàn)了交疊的信道成為彌散信道。根據(jù)數(shù)字信號(hào)的碼速率、帶寬和多譜勒頻展、時(shí)延擴(kuò)展的關(guān)系，衰落信道可以分為以下四類：1．非彌散信道，即平坦衰落(Flat Fading)2．時(shí)間彌散信道，即頻率選擇性衰落3．頻率彌散信道，即時(shí)間選擇性衰落4．時(shí)間－頻率彌散信道，即時(shí)間選擇性衰落和頻率選擇性衰落同時(shí)存在一般地，當(dāng)碼元傳輸速率較低時(shí)，衰落信號(hào)處于頻率彌散信道。而當(dāng)碼元傳輸速率較高時(shí)，衰落信號(hào)則處于時(shí)間彌散信道。第4章 無(wú)線信道抗衰落技術(shù)amp。 知識(shí)點(diǎn)l 擴(kuò)頻l Rake技術(shù)l 交織l 均衡l 分集l 信道編碼隨參信道的一般衰落特性和選擇性衰落特性，是嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸?shù)闹匾匦?。至于前面所說(shuō)的慢衰落特性，因?yàn)樗淖兓俣仁致?，通?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整設(shè)備參量（如調(diào)整發(fā)射功率）來(lái)彌補(bǔ)。而為了抗快衰落，通常可采用多種措施，例如，各種抗衰落的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、抗衰落接收技術(shù)及擴(kuò)頻技術(shù)等。在不同的系統(tǒng)中有不同的編碼方式，來(lái)消除干擾和提高無(wú)限信道的韌性 擴(kuò)頻香農(nóng)公式：C＝B （1＋S/N），C為信道容量，B為信號(hào)帶寬，S/N為信噪比。擴(kuò)頻序列利用了此公式的結(jié)論，當(dāng)信道容量C不變時(shí)，提高信號(hào)帶寬B可以換取較低的S/N.（抗干擾）。根據(jù)B與S/N的關(guān)系可以確定最大的信道容量。從另一個(gè)方面理解，擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)展了信道帶寬，克服窄帶信號(hào)的頻率選擇性衰落特性。圖 4 1 擴(kuò)頻原理 RakeWCDMA擴(kuò)頻碼在選擇時(shí)就要求它有很好的自相關(guān)特性。這樣，在無(wú)線信道中出現(xiàn)的時(shí)延擴(kuò)展，就可以被看作只是被傳信號(hào)的再次傳送。如果這些多徑信號(hào)相互間的延時(shí)超過(guò)了一個(gè)碼片的長(zhǎng)度（（多徑分量之間的長(zhǎng)度差＝光速247。碼片速率＝108m/s247。3840000chip/s＝78m），這在無(wú)線環(huán)境里面是很容易實(shí)現(xiàn)的（市區(qū)的典型值是1到2us）），那么它們將被CDMA接收機(jī)看作是互不相關(guān)的多徑分量。Rake接收機(jī)的核心：多徑，延時(shí)，克服頻率選擇性衰落。 圖 4 2 Rake接收機(jī) 交織交織可以在不附加任務(wù)開(kāi)銷的情況下，使系統(tǒng)獲得時(shí)間分集。對(duì)抗時(shí)間選擇性衰落。重要特點(diǎn)是將突發(fā)性誤碼連續(xù)錯(cuò)誤變成了隨機(jī)性的獨(dú)立差錯(cuò)。它的缺點(diǎn)是有造成系統(tǒng)延時(shí)，交織的區(qū)間越大，其抗誤碼性能越好，但帶來(lái)的延時(shí)也越大，需要平衡兩者之間的關(guān)系。舉個(gè)例子，交織矩陣為：01 06 11 1602 07 12 1703 08 13 1804 09 14 1905 10 15 20按列寫(xiě)入，假設(shè)原始信息序列是：01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20假設(shè)突發(fā)性錯(cuò)誤是07 08 09 10按行讀出，解碼以后的信息序列為：01 06 11 16 02 07 12 17 03 08 13 18 04 09 14 19 05 10 15 20，錯(cuò)誤特性隨機(jī)化了。 均衡補(bǔ)償時(shí)分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的碼間干擾。主要指對(duì)信道中幅度和延遲進(jìn)行補(bǔ)償。均衡器的效果是補(bǔ)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。信道時(shí)域響應(yīng)f(t)，均衡器時(shí)域響應(yīng)heq(t)，希望均衡后的信道響應(yīng)為： g(t)=f*(t)196。heq(t)= d(t) 就有： Heq(f)F*(f)=1Heq(f)為均衡器頻域響應(yīng)，F(xiàn)(f)為信道頻域響應(yīng)。均衡器是傳輸信道的逆濾波器；由于傳輸信道的時(shí)變性，均衡器必需是參數(shù)可變的自適應(yīng)均衡器； 分集分集接收技術(shù)基本思想就是，快衰落信道中接收的信號(hào)是到達(dá)接收機(jī)的各徑分量的合成，如果在接收端同時(shí)獲得幾個(gè)不同路徑的信號(hào)，將這些信號(hào)適當(dāng)合并構(gòu)成總的接收信號(hào)，則能夠大大減小衰落的影響。分集方式包括：空間分集：空間發(fā)射分集、空間接收分集。極化分集：利用水平分量和垂直分量的不相關(guān)性。頻率分集：寬帶信號(hào)。時(shí)間分集：以超過(guò)信道相干時(shí)間的時(shí)間間隔重復(fù)發(fā)射信號(hào)。分集的三種主要合并方式：最大比合并、選擇比合并、等增益合并。選擇式合并：選擇最好的支路作為輸出，其它支路丟棄。等增益合并：調(diào)整各個(gè)支路主徑的相位，使之同相，然后進(jìn)行等增益相加。最大比合并：調(diào)整各個(gè)支路的相位，使之同相，然后按照各個(gè)支路的信噪比數(shù)值進(jìn)行加權(quán)相加。 信道編碼目的：信道編碼是為了保證信息傳輸?shù)目煽啃?、提高傳輸質(zhì)量而設(shè)計(jì)的一種編碼。它是在信息碼中增加一定數(shù)量的多余碼元，使碼字具有一定的抗干擾能力。實(shí)質(zhì)：信道編碼實(shí)際上是以降低信息的傳輸效率為代價(jià)來(lái)增加碼字的抗干擾能力。CRC：是一種循環(huán)碼，用于檢錯(cuò)。具有很強(qiáng)的檢錯(cuò)能力，而且編碼器及譯碼器都很容易實(shí)現(xiàn)。卷積編碼：編碼方法可以用卷積運(yùn)算形式表達(dá)，輸入比特k，輸出比特n，編碼率R＝k/n。Turbo編碼：Turbo碼采用幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)措施，交織技術(shù)、級(jí)聯(lián)碼技術(shù)、軟輸出技術(shù)、迭代技術(shù)，其性能非常優(yōu)異，很好地應(yīng)用了隨機(jī)性編譯碼的條件，從而獲得了幾乎接近香農(nóng)理論極限的譯碼性能。（對(duì)抗誤碼）但最大的缺點(diǎn)在于設(shè)備復(fù)雜度和譯碼的時(shí)延。3GPP選用turbo碼作為各類非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)高速數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)編碼。
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