现代通信技术论文

1、郑州大学西亚斯国际学院课 程论 文课 程 现代通信技术学生姓名学号专 业 通信工程_班 级201 级院 （系 ） 电子信息工程学院完成时间2016 年 12 月 22 日 _课程论文评分标准论文名称卫星移动通信中的分集接收技术学生 姓名专业 班级学 号序号评审项目指标满分评分1论文内容思路清新；语言、图、 表、 文字表达准确，概念清楚，论点正确；实验（论证）方法科学，分析归纳合理。402调查论证根据论文题目，能独立查阅文献资料和从事其它调研。有收集、分析、综合和正确利用各种信息的能力。103创新有独特见解，有一定的应用价值。104论文格式摘要简介概括，突出重点，各级标题、图 标格式正确，正文格

2、式符合要求，论文总 体页面清晰、整洁。40总 分卫星移动通信中的分集接收技术摘要： 卫星移动通信因其信道的特殊性，使得多径现象及各种衰落极大地影响通信质量，衰落效应是影响无线通信质量的主要因素之一。为了提高系统的抗多径性能，最有效的方法是对信号采用分集技术。分集技术因为他的良好的抗衰落性能而被视为一种有效的方法应用在移动通信系统中。分集基本思想是在相关性很小的若干个支路上载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。分集技术通常利用无线传播环境中同一信号的独立样本之间不相关的特点，使用一定的信号合并技术改善接收信号，来抵抗衰落引起的不良

3、影响。在第三代和第四代移动通信系统中，分集技术都已得到了广泛应用。关键词：分集方式；分集合并；抗衰落10引言在卫星移动通信中，发射信号可能经过直射、反射、散射等多条路径到达接收端，这些多径信号相互叠加会形成衰落，其中快衰落的衰落深度可达40dB，偶尔可达80dB。衰落会严重影响通信质量（如会导致数字信号的高误码率等）。为了减小衰落对通信质量的影响，可采用加大发射功率的方法，但这种方法的代价太大，且会造成对其他电台的干扰，因此加大发射功率的方法实际上是不可行的。目前使用的典型抗衰落方法有信道编码、均衡、扩频和分集。其中，信道编码通过增加信息的冗余度来纠正衰落引起的误码；均衡主要通过不长信道衰落引

4、起的畸变来减小衰落的影响；扩频是通过特殊的信号设计所具有的多径信号能力，来消除引起衰落的多径信号干涉效应；而分集则是有意识地分离多径信号并恰当合并，以提高接收信号的信噪比来抗衰落。1、 分集接收的基本概念分集接收是一种有效的通信接收方式，它能以较低的成本改善系统的性能。分集的概念可简单解释如下：如果一个无线路径经历深衰落，那么另一个相对独立的路径中可能仍保持着较强的信号。因此，一旦在多径信号中选择出两个或两个以上的信号，接收机的瞬时信噪比和平均信噪比就可得到改善，改善幅度通常可以达到2030dB。分集的基本思想是利用信号和信道的性质，将接收到的多径信号分离成互不相关（独立的）多径信号，然后把这

5、些多径信号的能量按一定的规则合并起来，使接收到的有用信号能量最大， 进而提高接收信号的信噪比，达到抗衰落的目的。因此， 分集接收包括两个方面的内容：一是如何把接收到的多径信号分离出来使其互不相关，二是将分离出来的多径信号恰当合并，以获得最大信噪比。2、 分集方式（一） 空间分集使用多个天线来获得分集的方法是空间分集，空间分集正是利用不同信道上衰落统计特性上的差异来实现抗信道选择性衰落的功能。空间分集分为空间分集发送和空间分集接收两个系统。其中空间分集接收是在空间不同的垂直高度上设置几副天线，它是利用多副接收天线来实现的。接收端天线之间的距离条件要求 d（/2 为工作波长），这样就降低了信道衰落

6、的影响，并在一定程度上改善了传输的可靠性。空间分集结构如图1 所示。空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外单独的接收天线。为了克服这个缺点，又生产出定向双极化天线。利用两个在同一地点、极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出互不相关衰落特性的特点，在发射端同一处装上垂直极化和水平极化两副发射天线，在接收端同一地点装上垂直极化和水平极化两副接收天线，就可以得到两路衰落特性互不相关的极化分量Ex和 Ey。这种方法的优点是它只需一根天线，结构紧凑，节省空间，缺点是它的分集接收效果低于空间分集接收天线。极化分集结构如图2 所示。用不同的时间间隙来形成分集，叫做时间分集。时间分集是将同一信号在相隔

7、一定的时间内多次重发，只要各次发送时间间隔足够大，则各次发送降格出现的衰落将是相互独立统计的。时间分集正是利用时间上衰落统计特性上的差异来实现抗时间选择性衰落的功能。为了保证重复发送的数字信号具有独立的衰落特性，重复发送的时间间隔应该满足：公式中： fm 为衰落频率，v 为移动台运动速度。时间分集与空间分集相比较，优点是减少了接收天线及相应设备的数目，缺点是占用时隙资源增大了开销，降低了传输效率。（4） 频率分集频率分集使用不同的载波频率获得分集，复制信号从不同的载波频率上发射，然后在接收端对接收信号进行合成或选择，以减轻衰落影响。频率分集正是利用不同频段衰落统计特性上的差异，来实现抗频率选择

8、性衰落的功能。所谓频率不相关的载波是指当不同的载波之间的间隔大于频率相干区间，即载波频率的间隔应满足:公式中：f 为载波频率间隔，Bc 为相关带宽，Tm 为最大多径时延差。同空间分集系统一样，在频率分集系统中要求频率相关性较小，这样才可以获得较好的频率分集改善效果。在一定的范围内两个微波频率f1 与 f2 相差，即频率间隔f=f2-f1 越大，两个不同频率信号之间衰落的相关性越小。频率分集与空间分集相比较，其优点是在接收端可以减少接受天线及相应设备的数量，缺点是要占用更多的频带资源。无论何种分集方式，都是利用在不同的传播条件下，几个微波信号同时发生深衰落的概率小于单一微波信号同一衰落深度的概率

9、来取得分集改善效果的。（5） 角度分集角度分集的依据是从不同入射角入射的两个信号所受到的衰落具有彼此独立的特性，其基本结构是：收端使用多个锐方向性接收天线来接收不同方向来的信号分量。角度分集也可看作空间分集的一种特殊情况，显然它在频率较高时比较容易实现。（6） 路径分集多径分集的依据是来自两个不同路径的信号时延大于某一值时，这两个衰落信号可看作互不相关。一般通信系统中的多径信号很难分离，但在扩频通信系统中，存在多径信号的内在可分离特性，既具有抗多径干扰的能力。当然，在扩频通信系统中若不采用路径分集时，则多径干扰被当作噪声处理；若采用路径分集时，则将多径干扰变害为利。三 、分集合并技术在分集接收

10、中，在接收端从不同的N 个独立信号支路所获得的信号，可以通过不同形式的合并技术来获得分集增益。如果从合并所处的位置来看：合并可以在检测器以前，即中频和射频上进行合并，且多半是在中频上合并；也可以在检测器以后，即在基带上进行合并。合并时采用的准则与方式主要可以分为三种：最大比值合并、等增益合并和选择式合并。（1） 最大比值合并在接收端由多个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，再送入检测器进行检测。在接收端各个不相关的分集支路经过相位校正，并按适当的可变增益加权再相加后送入检测器进行相干检测。其译码过程简单、易实现。（2） 等增益合并等增益合并也称为相位均衡，仅仅对信道的相位偏

11、移进行校正而幅度不做校正。等增益合并不是任何意义上的最佳合并方式，只有假设每一路信号的信噪比相同的情况下，在信噪比最大化的意义上，它才是最佳的。它输出的结果是各路信号幅值的叠加。对CDMA 系统，它维持了接收信号中各用户信号间的正交性状态，即认可衰落在各个通道间造成的差异，也不影响系统的信噪比。（3） 选择式合并选择式合并是检测所有分集支路的信号，以选择其中信噪比最高的那一个支路作为合并器的输出。选择式合并又称为开关式相加。这种方式方法简单，实现容易。同时，给出三种分集合并方式的平均信噪比的改善程度如图3 所示。3 三种分集合并性能比较可以看出，在这三种合并方式中，最大比值合并的性能最好，选择

12、式合并的性能最差。当N 较大时，等增益合并的合并增益接近于最大比值合并的合并增益。四 、分集接收技术的应用分集接收技术早已在模拟无线通信系统中得到成功应用，近年来在数字无线通信领域得到了更加广泛的应用。目前，在GSM 系统中，基站广泛采用二重空间分集接收，提高系统性能；在 CDMA 系统中，手机和基站都采用RAKE（多径）接收机进行分集接收，来减小衰落的影响；在短波通信中，采用具有带内频率分集和编码分集的多径并传方法来降低系统的误码率；在对流层散射通信中，采用四重频率分集的时频调制来提高系统性能。最后， 应当指出：分集接收技术仅仅是采用信号处理技术抗衰落的一种方法，通常与其他抗衰落的信号处理技

13、术联合应用，从而达到提高系统的性能的目的。总结总体看来，卫星移动通信的传输效率主要还是受到多径衰落的制约，这严重影响了无线通信质量。通过对上述多种发射分集技术的介绍和分析可知，在复杂的无线信道下各发射分集技术的目的均对信息传输的有效性起到了重大作用。在对分集技术有了大致的了解之后，我觉得抗衰落的解决思想和方法还是比较好理解的，也是容易想到的，但是困难的是我们如何把这些想法运用到科研领域中去，可能一个简单的想法在科技领域得到实施之后都会是一项重大的技术突破。本次学习中遇到的难点主要是对一些关键技术，核心技术上的理解和认识还不够。了解了分集技术之后，我想到： 由于工作特点和性能不尽相同，因此各发射分集技术在不同的环境条件下所起的作用也有所不同。为了在不同的条件下使用相应较有效的分集技术，我觉得可以在发送有效信息之前，先向接收设备发送一段简单的测试信息，即判断移动接收台所处环境条件，对反馈回来的测试信息进行分析，选择当前环境下的最优发射分集技术。或许可以通过其他比较先进的技术手段检测移动接收机的环境位置，大致的思想就是多个分集方式可以灵活多变，自由切换，略有贴近智能选择的意思，而不必某个站点或者某项技术方案中只含有特定的一种分集技术。参考文献1李建东，郭梯云，邬国扬. 移动通信（第