第五章 抗衰落技術(shù)(三)

1、第5章抗衰落技術(shù) Abis A接口接口 MS BSS OMC-R 操作維護中心操作維護中心 BSC 基站基站 控制器控制器 MSC 移動交換中心移動交換中心 BTS 基站基站 收發(fā)信機收發(fā)信機 BTS 基站基站 收發(fā)信機收發(fā)信機 BTS 基站基站 收發(fā)信機收發(fā)信機 MS MS Um 本講主要內(nèi)容 nRAKE接收機接收機 n分集支路的形成與合并分集支路的形成與合并 n分集支路的形成分集支路的形成 n分集支路的合并分集支路的合并 nRAKE接收機原理接收機原理 n基本原理基本原理 n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu) nRAKE接收機的幾種形式接收機的幾種形式 重點：重點： RAKE接收機原理；接收機原理； 難點：

2、分集支路的形成難點：分集支路的形成 RAKE接收機（1）（6.11） (RAKE Receiver) n分集支路的形成與合并分集支路的形成與合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何分離多徑信號如何分離多徑信號? ? n出發(fā)點：采用特定設(shè)計的信號使多徑信號之間差異明顯。出發(fā)點：采用特定設(shè)計的信號使多徑信號之間差異明顯。 直接擴頻通信系統(tǒng)原理框圖直接擴頻通信系統(tǒng)原理框圖 射頻濾射頻濾 波器波器 本地本地PN碼碼 c(t-t t) 基帶濾基帶濾 波器波器 寬帶放寬帶放 大器大器 信息信息 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)b(t) PN碼碼c(t) 載波載波

3、 Acos( 0t+f f)本地載波本地載波 2cos( t+ f f) rt) v(t) s(t) 補圖補圖 1 擴頻通信系統(tǒng)模型圖擴頻通信系統(tǒng)模型圖 (a) 發(fā)射系統(tǒng)模型發(fā)射系統(tǒng)模型(b) 接收系統(tǒng)模型接收系統(tǒng)模型 圖中信息數(shù)據(jù)圖中信息數(shù)據(jù)b(t)是寬為是寬為Tb的的+1或或-1值的矩形波形信號，首先用擴頻碼進行調(diào)制。值的矩形波形信號，首先用擴頻碼進行調(diào)制。 擴頻碼是碼長為擴頻碼是碼長為N、碼元寬度為碼元寬度為Tc、+1或或-1取值的矩形波信號取值的矩形波信號c(t)，擴頻碼周期等于擴頻碼周期等于 信息數(shù)據(jù)的比特寬度信息數(shù)據(jù)的比特寬度T，有有 Tb=NTc (1) 即信息數(shù)據(jù)正好對擴頻序列

4、進行周期調(diào)制。即信息數(shù)據(jù)正好對擴頻序列進行周期調(diào)制。 RAKE接收機（2） (RAKE Receiver) 信息數(shù)據(jù)為信息數(shù)據(jù)為+1，擴頻碼極性不變，信息數(shù)據(jù)為，擴頻碼極性不變，信息數(shù)據(jù)為-1，擴頻碼極性倒相，擴頻碼極性倒相， 記為記為b(t)c(t)，如補充圖如補充圖2所示：所示： n分集支路的形成與合并分集支路的形成與合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何分離多徑信號如何分離多徑信號? ? n出發(fā)點：采用特定設(shè)計的信號使多徑信號之間差異明顯。出發(fā)點：采用特定設(shè)計的信號使多徑信號之間差異明顯。 擴頻與解擴示意圖擴頻與解擴示

5、意圖 補圖補圖2 擴頻與擴頻與 解擴示意圖解擴示意圖 Tc Tb RAKE接收機（3） (RAKE Receiver) n分集支路的形成與合并分集支路的形成與合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何分離多徑信號如何分離多徑信號? ? n出發(fā)點：采用特定設(shè)計的信號使多徑信號之間差異明顯。出發(fā)點：采用特定設(shè)計的信號使多徑信號之間差異明顯。 分離基礎(chǔ)：分離基礎(chǔ)：以以m m序列為例，當序列為例，當k k很大時，自相關(guān)函數(shù)近似為：很大時，自相關(guān)函數(shù)近似為： c cc c T TT T tctcER t tt tt 0 , 1 )()(

6、R(t) t Tc- Tc (2) 補圖3 RAKE接收機（4） (RAKE Receiver) n分集支路的形成與合并分集支路的形成與合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何分離多徑信號如何分離多徑信號? ? n出發(fā)點：采用特定設(shè)計的信號使得多徑信號之間差異明顯。出發(fā)點：采用特定設(shè)計的信號使得多徑信號之間差異明顯。 分離基礎(chǔ)分離基礎(chǔ) )(1 2)()( 0 2 ttRptytyEp 設(shè)有兩多徑信號，平均功率為設(shè)有兩多徑信號，平均功率為P P0 0=Ey(t)=Ey(t)2 2,則合成信號的總功率為：則合成信號的總功率為： 所

7、以，對于所以，對于m序列有序列有： c c c T T p Tp p t t t )1 (1 2 2 0 0 式（式（4）說明了什么？）說明了什么？ (3) (4) RAKE接收機（5） (RAKE Receiver) n分集支路的形成與合并分集支路的形成與合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何分離多徑信號如何分離多徑信號? ? n與一般分集、均衡的區(qū)別：與一般分集、均衡的區(qū)別： 一般分集：需要建立多個獨立的多徑信號，然后在接收端一般分集：需要建立多個獨立的多徑信號，然后在接收端 按最佳合并準則接收；按最佳合并準則接收； 均

8、衡：適合于信號不可分離多徑的情況，用于解決符號間均衡：適合于信號不可分離多徑的情況，用于解決符號間 的干擾問題，其分集特性是隱含的；的干擾問題，其分集特性是隱含的； 多徑分集：利用多徑信號的有用信息，消除多徑衰落的影多徑分集：利用多徑信號的有用信息，消除多徑衰落的影 響。但在一般系統(tǒng)只能將多徑信號視為干擾。響。但在一般系統(tǒng)只能將多徑信號視為干擾。 通常接收的多徑信號時延差很小且是隨機的，疊加后的通常接收的多徑信號時延差很小且是隨機的，疊加后的 多徑信號一般很難分離。所以，在一般的分集中，需要建立多徑信號一般很難分離。所以，在一般的分集中，需要建立 多個獨立路徑信號，在接收端按最佳合并準則進行接

9、收。而多個獨立路徑信號，在接收端按最佳合并準則進行接收。而 多徑分集是通過發(fā)端的特定信號設(shè)計來達到接收端接收多徑多徑分集是通過發(fā)端的特定信號設(shè)計來達到接收端接收多徑 信號的分離，它是擴頻系統(tǒng)所特有的。信號的分離，它是擴頻系統(tǒng)所特有的。 RAKE接收機（6） (RAKE Receiver) n分集支路的形成與合并分集支路的形成與合并 (The Forming and Combing of Diversity Branches) n如何合并如何合并? ? n第一路徑準則第一路徑準則FP FP n最強路徑準則最強路徑準則LP LP n檢測后積分準則（檢測后積分準則（PDIPDI） n等增益合并準則（

10、等增益合并準則（EGCEGC） n最大比合并準則（最大比合并準則（MPCMPC） n自適應(yīng)合并準則自適應(yīng)合并準則 具體采用何種準則應(yīng)依電波傳播環(huán)境、系統(tǒng)性能要求等而定。具體采用何種準則應(yīng)依電波傳播環(huán)境、系統(tǒng)性能要求等而定。 RAKE接收機（7） (RAKE Receiver) nRAKERAKE接收機原理接收機原理 (The Principle of RAKE Receiver) n 基本原理：對每個路徑使用一個相關(guān)接收機，各相關(guān)接收基本原理：對每個路徑使用一個相關(guān)接收機，各相關(guān)接收 機與被接收信號的一個延遲形式相關(guān)，然后對每個相關(guān)器的機與被接收信號的一個延遲形式相關(guān)，然后對每個相關(guān)器的 輸出

11、進行進行加權(quán)，并把加權(quán)后的輸出相加合成一個輸出，輸出進行進行加權(quán)，并把加權(quán)后的輸出相加合成一個輸出， 以提供優(yōu)于單路相關(guān)器的信號檢測，然后在此基礎(chǔ)上進行解以提供優(yōu)于單路相關(guān)器的信號檢測，然后在此基礎(chǔ)上進行解 調(diào)和判決。調(diào)和判決。 n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu) P126 P126 圖圖5-105-10 形狀類似于形狀類似于 農(nóng)用工具耙農(nóng)用工具耙 子而得名，子而得名， RAKE。 RAKE接收機（8） (RAKE Receiver) nRAKERAKE接收機原理接收機原理 (The Principle of RAKE Receiver) n原理說明原理說明 設(shè)兩條路徑信號等強度，第二條路徑相對于第一條路徑延

12、時為設(shè)兩條路徑信號等強度，第二條路徑相對于第一條路徑延時為 2 2TcTc，解調(diào)后的擴頻信號解調(diào)后的擴頻信號r(t)r(t)為為 )2()()( c Ttytytr (5) 由圖可見，等增益合并時，移動用戶由圖可見，等增益合并時，移動用戶A利用兩個路徑接收的數(shù)據(jù)為利用兩個路徑接收的數(shù)據(jù)為： 比特序號比特序號 輸出輸出 12345 路徑路徑1積分器積分器+4+4-8+8+12 路徑路徑2積分器積分器+8-8-12-4+12 求和求和+12-4-20+4+24 判決判決“1”“0”“0”“1”“1” 可見：求和后判決正確地恢復(fù)了數(shù)據(jù)求和后判決正確地恢復(fù)了數(shù)據(jù)b(t)，即即10011的信息數(shù)據(jù)流。假

13、設(shè)未的信息數(shù)據(jù)流。假設(shè)未 采用采用RAKE接收，只利用路徑接收，只利用路徑1的積分器輸出，進行判決則的積分器輸出，進行判決則b(t)為為11011。 時間時間0 RAKE接收機（8-1） (RAKE Receiver) 補圖4 3 2 1 0 -1 -2 -3 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 y(t) y(t-2Tc) r(t) 路徑路徑1 路徑路徑2 路徑路徑1路徑路徑2 3 2 1 0 -1 -2 -3 時間時間0 3 2 1 0 -1 -2 -3 3 2 1 0 -1 -2 -3 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 r(t) c

14、1(t) r(t)c1(t) 0 Tb 2Tb3Tb4Tb 5Tb RAKE接收機（8-2） (RAKE Receiver) 補圖5 RAKE接收機（8-3） (RAKE Receiver) 3 2 1 0 -1 -2 -3 3 2 1 0 -1 -2 -3 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 r(t) c1(t- 2Tc) r(t)c1(t- 2Tc) 時間時間0 02Tc +Tb 2Tc +2Tb 2Tc +3Tb2Tc +4Tb2Tc +5Tb2Tc 補圖6 c1(0) RAKE接收機（9） (RAKE Receiver) nRAKERAKE接收機原理接收機原

15、理 (The Principle of RAKE Receiver) nRAKERAKE接收機的形式接收機的形式 n并行相關(guān)并行相關(guān)RAKERAKE接收機接收機 并行相關(guān)并行相關(guān)RAKE接收機的原理如下圖所示，圖中的搜索器的作接收機的原理如下圖所示，圖中的搜索器的作 用是搜索所有多徑，估計出多徑的相位、到達時刻和強度參數(shù)，并用是搜索所有多徑，估計出多徑的相位、到達時刻和強度參數(shù)，并 從中選出三路最強的多徑信號供相關(guān)器作相關(guān)處理，然后再合并。從中選出三路最強的多徑信號供相關(guān)器作相關(guān)處理，然后再合并。 合 并 相關(guān)器 1 相關(guān)器 2 相關(guān)器 3 搜索器 輸出 r(t) 對于IS-95CDMA系統(tǒng)，

16、基站中的RAKE接收機有4個并行相關(guān)器和2個搜索相 關(guān)器組成，基站接收機無法得到多徑信號的相位信息，一般采用非相關(guān)最大比值 合并準則；而移動臺中的RAKE接收機有3個并行相關(guān)器和一個搜索相關(guān)器組成， 它可利用基站發(fā)送的導(dǎo)頻信號估計出多徑信號的相位、到達時刻和強度參數(shù)。 補圖10 小結(jié)(Brief Summary) nRAKERAKE接收機接收機 n分集支路的形成與合并分集支路的形成與合并 n分集支路的形成分集支路的形成 n分集支路的合并分集支路的合并 nRAKERAKE接收機原理接收機原理 n基本原理基本原理 n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu) nRAKERAKE接收機的幾種形式接收機的幾種形式 本章小結(jié)(Brief Summary) n典型的抗衰落技術(shù)典型的抗衰落技術(shù)(Typical Anti-Fading Techniques) n均衡技術(shù)均衡技術(shù) n 出發(fā)點：通過補償信道衰落引起的畸變來減小衰落的影出發(fā)點：通過補償信道衰落引起的畸變來減小衰落的影 n 響，以減小碼間串擾（響，以減小碼間串擾（ISI） n 接收機內(nèi)的均衡器可以對信道中幅度和延遲進行補償接收機內(nèi)的均衡器可以對信道中幅度和延遲進行補償 n 由于