現(xiàn)代通信技術(shù)—蜂窩移動通信系統(tǒng)(電波傳播與分集接收)-文庫吧資料
2025-02-09 14:01本頁面
【正文】 合并方式 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 (2) 最大比值合并 。選擇式合并是檢測所有分集支路的信號，以選擇其中信噪比最高的那一個支路的信號作為合并器的輸出。 由于它的衰落速率與移動臺的運動速度及工作波長有關(guān) ， 為了使重復(fù)傳輸?shù)臄?shù)字信號具有獨立的特性 ， 必須保證數(shù)字信號的重發(fā)時間間隔滿足以下關(guān)系： )/(2121????? mfT分集方式 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 假設(shè) M個輸入信號電壓為 r1(t)， r2(t), …， rM(t)， 則合并器輸出電壓 r(t)為 ??????????MkkkMM tratratratratr12211 )()()()()(式中， ak為第 k個信號的加權(quán)系數(shù) 。 時間分集主要用于在衰落信道中傳輸數(shù)字信號 。 分集方式 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 (6) 時間分集 。 角度分集的作法是使電波通過幾個不同路徑 ， 并以不同角度到達接收端 ， 而接收端利用多個方向性尖銳的接收天線能分離出不同方向來的信號分量；由于這些分量具有互相獨立的衰落特性 ， 因而可以實現(xiàn)角度分集并獲得抗衰落的效果 。 場分量分集和空間分集的優(yōu)點是這兩種方式不像極化分集那樣要損失 3 dB的輻射功率 。 場分量分集不要求天線間有實體上的間隔 ， 因此適用于較低工作頻段 (例如低于 100MHz)。 ， 即當(dāng) E波為最大時 ， H波為最小 。 由電磁場理論可知 ， 電磁波的 E場和H場載有相同的消息 ， 而反射機理是不同的 。 在極化分集中 ， 由于射頻功率分給兩個不同的極化天線 ， 因此發(fā)射功率要損失 3 dB。 由于兩個不同極化的電磁波具有獨立的衰落特性 ， 所以發(fā)送端和接收端可以用兩個位置很近但為不同極化的天線分別發(fā)送和接收信號 ， 以獲得分集效果 。 它不僅使設(shè)備復(fù)雜 ， 而且在頻譜利用方面也很不經(jīng)濟 。 例如 ， 市區(qū)中 Δ=3μs, Bc約為53kHz。 由于頻率間隔大于相關(guān)帶寬的兩個信號所遭受的衰落可以認(rèn)為是不相關(guān)的 ， 因此可以用兩個以上不同的頻率傳輸同一信息 ， 以實現(xiàn)頻率分集 。 為此 ， 空間分集的接收機至少需要兩副相隔距離為 d的天線 ， 間隔距離 d與工作波長 、 地物及天線高度有關(guān) ，在移動信道中 ， 市區(qū) d= d= 在滿足上式的條件下 ， 兩信號的衰落相關(guān)性已很弱； d越大 ， 相關(guān)性就越弱 。 據(jù)此 ， 微分集又可分為下列六種： 分集方式 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 (1) 空間分集 。 “ 微分集 ” 是一種減小快衰落影響的分集技術(shù) ， 在各種無線通信系統(tǒng)中都經(jīng)常使用 。 這是一種減小慢衰落影響的分集技術(shù) ，其作法是把多個基站設(shè)置在不同的地理位置上 (如蜂窩小區(qū)的對角上 )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 (可以選用其中信號最好的一個基站進行通信 )。 分 集 接 收 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 在移動通信系統(tǒng)中可能用到兩類分集方式： 一類稱為 “ 宏分集 ” ；另一類稱為 “ 微分集 ” 。 此時傳輸信號的帶寬應(yīng)小于 Bc=53kHz。 多徑時散與相關(guān)帶寬 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 工程上，對于角度調(diào)制信號，相關(guān)帶寬可按下式估算： ?? ?2 1cB式中， Δ為時延擴展。 于是 ， 接收信號為兩者之和 ， 即 )1)(()( )(0 tji retStS ??? ?如圖 所示的雙射線信道等效網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為 )(0 1)()(),( tjie retStStjH ???? ??信道的幅頻特性為 )(sin)(cos1),( tjrtrtA ????? ???多徑時散與相關(guān)帶寬 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 雙射線信道的幅頻特性 A ( ω , t )1+ r1 r2 n πΔ ( t )(2 n +1) πΔ ( t )ω多徑時散與相關(guān)帶寬 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 由圖可見，其相鄰兩個谷點的相位差為 )(12)(22)(tBttc????????????????????則 或 由此可見 ， 兩相鄰場強為最小值的頻率間隔是與多徑時延 Δ(t)成反比的 ， 通常稱 Bc為多徑時散的相關(guān)帶寬 。 多徑時延信號包絡(luò) 多徑時散與相關(guān)帶寬 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 多徑時散參數(shù)典型值 多徑時散與相關(guān)帶寬 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 （ 2） 相關(guān)帶寬 雙射線信道等效網(wǎng)絡(luò) Σr Δ ( t )Si( t )Hc(j ω , t )S0( t )2多徑時散與相關(guān)帶寬 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 為分析簡便 ， 不計信道的固定衰減 ， 用 “ 1” 表示第一條射線 ， 信號為 Si(t)。 Δ越大 ， 時延擴展越嚴(yán)重； Δ越小 ， 時延擴展越輕 。 根據(jù)統(tǒng)計測試結(jié)果 ， 移動通信中接收機接收到多徑的時延信號包絡(luò)大致如圖 所示 。 (b) N=4。 這種因多徑傳播造成信號時間擴散的現(xiàn)象 ， 稱為多徑時散 。 通信可靠性也稱作可通率 ， 并用 T表示 ， 它與中斷率的關(guān)系是 T=1R。 這種電平余量稱為衰落儲備 。 標(biāo)準(zhǔn)偏差 ζ取決于地形 、 地物和工作頻率等因素 ， 郊區(qū)比市區(qū)大 ， ζ也隨工作頻率升高而增大 。 因此 ， r的中值 ， 記作 rmid。 我們不難求得 )21exp(1)( ?? ??p多徑效應(yīng)與瑞利衰落 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 上式表明 ， 衰落信號的包絡(luò)有 50%概率大于 。 此時 ， 接收天線處的信號振幅為 r, 相位為 θ， 對應(yīng)于直角坐標(biāo)系為： xyyxrarctan222????在面積 drdθ中的取值概率為 dxdyyxpdrdrp ),(),( ???多徑效應(yīng)與瑞利衰落 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 得聯(lián)合概率密度函數(shù)為 22222),(????rerrp??對 θ積分，可求得包絡(luò)概率密度函數(shù) p(r)為 222222220221)( ???????rrerderrp???? ?0?r同理，對 r積分可求得相位概率密度函數(shù) p(θ)為 ???? ??2121)( 22202????? drerpr?? 20 ??多徑效應(yīng)與瑞利衰落 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 多徑衰落的信號包絡(luò)服從瑞利分布 ， 故把這種多徑衰落稱為瑞利衰落 。 x、 y在區(qū)間 dx、 dy上取值概率分別為 p(x) dx、 p(y)dy， 由于它們相互獨立 ， 所以在面積 dxdy中的取值概率為 dyypdxxpdxdyyxp )()(),( ??式中， p(x, y)為隨機變量 x和 y的聯(lián)合概率密度函數(shù)。 假設(shè) Si(t)與移動臺運動方向之間的夾角為 θi, 其多普勒頻移值為 imii ff ???? coscos ??式中 ， v為車速 ， λ為波長 ， fm為 θi=0176。 )(00 )1()Re1(??? ????? ???? jj eREEE由路徑差 Δd引起的附加相移 Δθ為 這時接收場強 E可表示為 反射波 重慶郵電學(xué)院 通信與信息工程學(xué)院 張祖凡 ? 傳播
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